Des chercheurs japonais présentent un nouveau transistor qui pourrait rendre le matériel neuromorphique pratique pour le calcul de l’IA.
Le domaine de l’informatique neuromorphique développe des systèmes qui imitent l’architecture et la puissance de calcul du cerveau humain. Un élément clé est ce que l’on appelle les « réservoirs », qui émulent des réseaux neuronaux et sont censés répondre un jour à la demande croissante de puissance de calcul et de vitesse dans la recherche et le développement de l’IA.
L’idée des réservoirs en informatique neuromorphique découle du concept de l’informatique réservoir. L’informatique réservoir est une structure de réseau neuronal récurrent (RNN) dans laquelle la couche récurrente (le « réservoir ») est générée de manière aléatoire et n’est pas soumise à un apprentissage. Au lieu de cela, seuls les poids de sortie sont mis à jour via l’apprentissage, ce qui simplifie le processus d’entraînement et le rend plus efficace.
En informatique neuromorphique, de tels réservoirs peuvent être mis en œuvre sur différents substrats, tels que des circuits électroniques analogiques, des systèmes optoélectroniques ou des systèmes mécaniques. Dans ce contexte, le terme « informatique en réservoir physique » est utilisé.
Ces réservoirs se comportent comme des réseaux neuronaux qui évoluent dans le temps en fonction de l’interaction et du traitement des données d’entrée, et sont donc capables de transformer les données en représentations de haute dimension adaptées à des tâches complexes telles que la reconnaissance d’objets. Cependant, dans la pratique, ces systèmes nécessitent un grand nombre d’états de réservoir, ce qui est difficile à atteindre avec les technologies matérielles actuelles.
Le nouveau transistor double le nombre d’états du réservoir
Pour surmonter les problèmes de compatibilité, de performance et d’intégration de ces systèmes de mémoire, des chercheurs japonais ont développé un nouveau transistor. Selon l’équipe, cette avancée ouvre de nouvelles possibilités pour le calcul neuromorphique à haute performance.
Le nouveau transistor de l’équipe, appelé transistor de réservoir à grille d’ions, peut générer un nombre record d’états de réservoir. Selon l’équipe, le transistor utilise un électrolyte à travers lequel les ions de lithium se déplacent rapidement, créant ainsi deux courants de sortie et doublant efficacement le nombre d’états de réservoir.
Un réservoir de grille ionique basé sur une réaction redox composé d’un film mince de LixWO3 et d’une céramique en verre conducteur d’ions de lithium (LICGC). La tension de la grille d’entrée active le transport des ions de lithium dans le canal et l’électrolyte. La différence de taux de transport des ions entraîne un courant de sortie au niveau de la grille et du drain, qui servent d’états du réservoir. | Image : Dr Tohru Higuchi, TUS
De plus, les différentes vitesses de transport des ions dans le canal et l’électrolyte entraînent un retard entre deux courants, le courant du drain et le courant de la grille. Ce retard permet au système de stocker brièvement les informations des entrées précédentes et de les utiliser pour les opérations futures, ce qui est essentiel pour les mémoires physiques.
Lors des tests, ce dispositif a surpassé d’autres technologies similaires, telles que les memristors, et s’est révélé très précis dans ses prédictions basées sur les données d’entrée et de sortie antérieures. Selon le professeur associé Dr Tohru Higuchi de l’Université des Sciences de Tokyo (TUS), ce système a le potentiel de devenir une « technologie d’usage courant qui sera implémentée dans une large gamme de dispositifs électroniques, y compris les ordinateurs et les téléphones portables à l’avenir ».
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