Dans l’ère de l’intelligence artificielle (IA) et du big data, les ordinateurs et les centres de données consomment beaucoup d’énergie. Par contraste, le cerveau humain est bien plus économe en énergie. Une équipe de recherche allemande a identifié des exigences fondamentales pour un matériel adapté, inspiré du cerveau, pour développer des ordinateurs plus puissants et économes en énergie.
Traiter l’information de manière dynamique plutôt que sérielle
« Les ordinateurs traitent l’information de manière sérielle, tandis que notre cerveau traite l’information en parallèle et de manière dynamique. C’est beaucoup plus rapide et consomme moins d’énergie, par exemple dans la reconnaissance de motifs« , explique le Professeur Dr Hermann Kohlstedt, Professeur de Nanoelectronique à l’Université de Kiel.
Les chercheurs souhaitent utiliser la nature comme source d’inspiration pour de nouveaux composants électroniques et architectures informatiques.
Contrairement aux puces informatiques, transistors et processeurs conventionnels, ils sont conçus pour traiter les signaux de manière similaire au réseau constamment changeant de neurones et de synapses dans notre cerveau.
Au-delà de la technologie classique du silicium
« Les ordinateurs sont toujours basés sur la technologie du silicium. Bien qu’il y ait eu des progrès impressionnants en termes de matériel, les réseaux de neurones et de synapses restent inégalés en termes de connectivité et de robustesse », ajoute le Dr Alexander Vahl, un scientifique des matériaux. Des recherches sur de nouveaux matériaux et processus sont nécessaires pour pouvoir cartographier la dynamique du traitement de l’information biologique.
L’équipe de recherche s’est donc concentrée sur le développement de matériaux qui se comportent de manière dynamique de manière similaire aux systèmes nerveux biologiques tridimensionnels. « Dynamique » est créé ici par le fait que l’arrangement des atomes et des particules dans les matériaux peut changer.
En synthèse
« En combinant ces matériaux entre eux ou avec d’autres matériaux, nous ouvrons des possibilités pour des ordinateurs qui vont au-delà de la technologie traditionnelle du silicium », conclut le Professeur Dr. Rainer Adelung, Professeur de Nanomatériaux Fonctionnels.
« L’industrie et la société ont besoin de plus en plus de puissance de calcul, mais des stratégies comme la miniaturisation de l’électronique atteignent maintenant leurs limites techniques dans les ordinateurs standard. Avec notre étude, nous voulons ouvrir de nouveaux horizons ».
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Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la technologie du silicium ?
La technologie du silicium fait référence à l’utilisation du silicium comme matériau de base pour la fabrication de composants électroniques, y compris les transistors et les puces de mémoire.
Qu’est-ce que la miniaturisation de l’électronique ?
La miniaturisation de l’électronique est le processus de réduction de la taille des composants électroniques tout en augmentant leur fonctionnalité et leur efficacité.
Qu’est-ce que la dynamique dans le contexte des matériaux ?
La dynamique dans le contexte des matériaux fait référence à la capacité des atomes et des particules dans un matériau à changer leur arrangement, ce qui peut affecter les propriétés du matériau.
Qu’est-ce que la plasticité du cerveau ?
La plasticité du cerveau est la capacité du cerveau à changer et à s’adapter en réponse à de nouvelles expériences, à l’apprentissage et à la mémoire.
Qu’est-ce que la nanoelectronique ?
La nanoelectronique est une branche de l’électronique qui utilise la nanotechnologie pour améliorer la performance des dispositifs électroniques.
Références
Légende illustration principale : Maximiliane Noll et Maik-Ivo Terasa, chercheurs doctorants en génie électrique et en science des matériaux, préparent en laboratoire un matériau en réseau composé de nanoparticules d’argent et d’or. © Julia Siekmann, Uni Kiel
Maik-Ivo Terasa, Tom Birkoben, Maximiliane Noll, Blessing Adejube, Roshani Madurawala, Niko Carstens, Thomas Strunskus, Sören Kaps, Franz Faupel, Alexander Vahl, Hermann Kohlstedt, Rainer Adelung. Pathways towards truly brain-like computing primitives, Mater. Today, Volume 69, October 2023, Pages 41-53, 10.1016/j.mattod.2023.07.019
