Les réseaux de neurones font partie des outils fondamentaux pour l’intelligence artificielle, mais leur implémentation reste insatisfaisante, car simuler des neurones de façon logicielle sur un processeur classique est finalement laborieux.
C’est pourquoi certains chercheurs veulent créer de nouveaux composants dits « neuromorphiques », dont le fonctionnement physique s’apparente à celui des neurones. De telles puces faciliteraient grandement la création de réseaux de neurones.
Les chercheurs du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) viennent peut-être de créer un tel composant. Il est composé d’un disque microscopique composé d’un matériau magnétique fondé sur le fer et le nickel. Ce disque a la particularité de générer un champ magnétique tourbillonnant, également appelé vortex magnétique.
Il est entouré d’un cercle doré qui, soumis, à un courant alternatif à fréquence gigahertz, va générer des micro-ondes. Celles-ci vont modifier le spin des électrons du disque métallique (le spin étant une notion de la physique quantique), de sorte à créer une « onde de spin » qui se transmet de proche en proche un peu comme une onde sonore.
Or, cette onde de spin se subdivise en deux petites ondes de spin, si la puissance des micro-ondes dépasse un certain seuil. « Un tel comportement suggère que les ondes de spin sont des candidats prometteurs pour les neurones artificiels, car il existe un parallèle étonnant avec le fonctionnement du cerveau : ces neurones ne se déclenchent également que lorsqu’un certain seuil de stimulation a été franchi », explique le HZDR dans un communiqué.
Ayant démontré et maîtrisé avec succès ce comportement étrange des ondes de spin, les chercheurs comptent maintenant aller un cran plus loin.
« La prochaine chose que nous voulons faire est de construire un petit réseau avec nos neurones à ondes de spin, explique Helmut Schultheiß, responsable du groupe de recherche « Magnonics » au sein du HZDR. Ce réseau neuromorphique devrait alors effectuer des tâches simples telles que la reconnaissance de modèles simples. »
L’objectif, à terme, est évidemment d’obtenir un système plus efficace et moins énergivore que les réseaux de neurones actuels.
Les chercheurs du HZDR ne sont pas les seuls à s’aventurer dans ce nouveau domaine informatique. En 2018, Intel a présenté sa première puce neuromorphique. Baptisée « Loihi », elle est capable de simuler un réseau de neurones à impulsions (spike neural network) en s’appuyant sur des technologies classiques et éprouvées de semiconducteurs. Ce qui a permis à Intel de présenter dès l’année dernière un serveur de 768 processeurs Loihi totalisant plus de 100 millions de neurones artificiels. Le composant du HZDR, de son côté, utilise une technologie radicalement différente et beaucoup plus expérimentale.
Source : Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
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