Le meilleur ordinateur du monde est toujours – et le restera probablement pendant très longtemps – le meilleur ordinateur du monde. le cerveau de l’espèce considérée comme la plus évoluée de la planète.
Parmi lesquels nous sommes également comptés Sapiens.
Bien que les processeurs modernes sont capables d’effectuer des calculs même très complexes dans des intervalles de temps très courtsdes vitesses que même le plus brillant des mathématiciens ne pourrait égaler, chacun d’entre nous est capable d’effectuer des calculs très complexes dans des intervalles de temps très courts. est capable de traiter simultanément et instantanément une grande quantité d’informations très différentes..
Pensez par exemple au moment où nous marchons dans la villeNous faisons attention à nous déplacer dans le bon sens, à éviter les obstacles, les personnes qui nous entourent, les panneaux de signalisation lorsque nous traversons une intersection, et nous faisons souvent tout cela en écoutant de la musique ou en parlant à quelqu’un.
En outre, nous tirons les leçons de nos expériences passées.
Deux choses (le traitement de données complexes et diverses et l’apprentissage) toujours exclues de toute machine.
En outre, notre cerveau utilise une quantité minimale d’énergieen comparaison, consomme moins de la moitié de l’énergie d’un ordinateur portableen partie grâce à sa conception.
Cellules cérébrales individuelles – neurones et leurs connexions, synapses – peuvent stocker et traiter des informations simultanément.
Dans les ordinateurs, en revanche la mémoire est séparée du processeur et les données doivent être transportées dans les deux sens entre ces deux composants.. C’est pourquoi, le ralentissement de la vitesse de traitement lorsque le processeur doit faire face à une grande quantité de données et, de manière directement proportionnelle, augmente l’énergie nécessaire au travail.
Les chercheurs des trois instituts concernés (Empa, ETH Zurich et Politecnico di Milano) ont trouvé une solution possible à ce goulot d’étranglement en concevant de nouvelles architectures sur le modèle du cerveau humain.
Les scientifiques développent des composants capables de de combiner stockage et traitement comme les cellules du cerveau, i memristors.
Les derniers travaux de l’équipe, axés sur le développement d’un memristor encore plus puissant et plus facile à produire que ses prédécesseurs, a été publié dans la revue Science Advances sous le titre ‘Ionic-electronic halide perovskite memdiodes enabling neuromorphic computing with a second-order complexity’ (Memdiodes ioniques-électroniques à base de pérovskite permettant l’informatique neuromorphique avec une complexité de second ordre).
Ces nouveaux composants utilisent nanocristaux de pérovskite à base d’halogénuresun matériau dont les capacités semi-conductrices sont connues depuis longtempscomme étant utilisés dans les cellules solairesavec d’excellents résultats.
Les pérovskites halogénées conduisent à la fois les ions et les électronsexplique Rohit John, ancien ETH Fellow et chercheur postdoctoral à l’ETH Zurich et à l’Empa. « Cette double conductivité permet des calculs plus complexes qui ressemblent beaucoup aux processus cérébraux. ».
La partie expérimentale a été menée par des chercheurs au sein duEmpa: memristors en couche mince ont été produits au laboratoire Couches minces et photovoltaïque tout en propriétés physiques ont été étudiées à Laboratoire de transport aux interfaces à l’échelle nanométrique.
Sur la base des résultats obtenus, l’équipe a simulé une tâche informatique complexesimilaire à celle de la processus d’apprentissage dans le cortex visuel du cerveauLa tâche consistait à déterminer l’orientation de la lumière sur la base des signaux émis par la rétine.
« A notre connaissance, c’est seulement la deuxième fois que ce type de calcul est effectué sur des memristors. »explique Maksym Kovalenko, professeur à l’ETH Zurich et chef du groupe de recherche sur les matériaux inorganiques fonctionnels à l’Empa.
« En même temps, nos memristors sont beaucoup plus faciles à fabriquer qu’auparavant. En effet, contrairement à de nombreux autres semi-conducteurs, les pérovskites cristallisent à basse température. En outre, les nouveaux memristors ne requièrent pas les conditions préalables complexes par l’application de tensions spécifiques nécessaires à des dispositifs comparables pour de telles tâches de traitement. Ils sont donc plus rapides et plus efficaces sur le plan énergétique ».
A l’heure actuelle, la technologie n’est pas encore prête à être mis en œuvre.
En ce qui concerne peut sembler paradoxalla facilité avec laquelle de nouveaux memristors peuvent être fabriqués les rend difficiles à intégrer dans les puces informatiques existantesEn effet, les pérovskites ne peuvent pas supporter les températures de 400 à 500 degrés Celsius nécessaires au traitement du silicium.
Selon Daniele Ielmini, professeur au Politecnico di Milano, l’intégration sera la clé du succès de ces nouvelles technologies de l’information.
« Notre objectif n’est pas de remplacer l’architecture informatique classique »explique-t-il. « Nous voulons plutôt développer des architectures alternatives capables d’effectuer certaines tâches plus rapidement et de manière plus économe en énergie. Cela inclut, par exemple, le traitement parallèle de grandes quantités de données, qui sont aujourd’hui générées partout, de l’agriculture à l’exploration spatiale. ».
Le fait qu’il existe d’autres matériaux présentant des propriétés similaires et pouvant être utilisés pour fabriquer des memristors à haute performance ouvre de nombreuses possibilités.
« Nous pouvons maintenant tester notre conception du memristor avec différents matériaux », a déclaré Alessandro Milozzi, doctorant au Politecnico di Milano. « Il est tout à fait possible que certains d’entre eux se prêtent mieux à l’intégration dans le silicium..
