Cat Brain Inspire Les Ordinateurs Du Futur

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Les appareils électroniques qui imitent le fonctionnement des cellules cérébrales chez le chat pourraient permettre aux ordinateurs d’apprendre et de reconnaître un jour des informations plus proches des êtres humains.

Les appareils électroniques qui imitent le fonctionnement des cellules cérébrales chez le chat pourraient permettre aux ordinateurs d’apprendre et de reconnaître un jour des informations plus proches des êtres humains.

Des chercheurs ont ajouté que de tels dispositifs de type cérébral pourraient permettre de prendre des décisions plus complexes et d'effectuer plus de tâches simultanément que les ordinateurs classiques ne le permettent.

"Nous construisons un ordinateur de la même manière que la nature construit un cerveau", a déclaré le chercheur Wei Lu, ingénieur en informatique à l'Université du Michigan.

Les puces reposent généralement sur des transistors, qui sont essentiellement des commutateurs qui peuvent être activés ou désactivés pour représenter des données sous forme de chiffres binaires ou de bits 0 et 1.

Les appareils que les enquêteurs de l’Université du Michigan mettent au point utilisent plutôt des «memristors». Ces éléments de circuit, contrairement à d’autres, conservent des souvenirs de leur passé: Lorsque vous mettez l’appareil hors tension, les memristors se souviennent de la quantité appliquée auparavant et de sa durée.

La nature même des memristors les fait agir comme des synapses, qui relient des cellules cérébrales, ou neurones, entre elles. Les synapses sont des commutateurs reconfigurables pouvant former des voies reliant des milliers de neurones. Comme les memristors, elles se souviennent de ces voies en fonction de la force et de la synchronisation des signaux électriques qu’elles reçoivent.

L'un des supercalculateurs les plus sophistiqués au monde - Dawn, du laboratoire national Lawrence Livermore - peut simuler 1 milliard de neurones et 10 trillions de synapses, dépassant ainsi la taille du cerveau d'un chat. Pourtant, il s’agit d’une machine gigantesque avec plus de 140 000 unités de traitement centrales nécessitant un million de watts d’électricité et dont les performances sont 100 à 1000 fois plus longues que celle du cerveau d’un chat.

Dans un ordinateur conventionnel, les éléments pour la logique et la mémoire sont situés dans différentes parties du circuit et chaque élément n'est connecté qu'à une poignée de voisins dans le circuit. En conséquence, les ordinateurs conventionnels fonctionnent de manière linéaire, ligne par ligne, ce qui les rend particulièrement performants pour effectuer des tâches relativement simples avec des variables limitées.

Multitâche

Un cerveau, en revanche, peut effectuer de nombreuses opérations simultanément ou en parallèle. Cela nous permet de reconnaître un visage en un instant, mais même un superordinateur prendrait beaucoup plus de temps et consomme beaucoup plus d’énergie pour essayer.

Maintenant, Lu a utilisé des memristors pour relier des circuits conventionnels afin d'imiter le cerveau.

"L'idée est d'utiliser un paradigme complètement différent par rapport aux ordinateurs conventionnels", a-t-il expliqué.

Le système conçu par Lu et ses collègues, qui relie deux circuits électroniques à un memristor - imitant deux neurones et une synapse - est capable d'un processus de mémoire et d'apprentissage avec le nom ésotérique de "plasticité dépendant du moment du pic". Cela fait référence à la capacité des connexions entre neurones de devenir plus fortes quand ils sont stimulés les uns par rapport aux autres, et est considéré comme la base de la mémoire et de l'apprentissage dans le cerveau des mammifères.

Plus précisément, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient faire varier la durée et la séquence de tension appliquée à leur système pour augmenter ou réduire progressivement le niveau de sa conductivité électrique.

"Dans notre cerveau, des changements similaires dans la conductance des synapses provoquent essentiellement une mémoire à long terme", a déclaré Lu.

Les scientifiques visent un cerveau électrique aussi intelligent qu'un chat - par exemple, un cerveau capable de déterminer l'itinéraire le plus court entre la porte d'entrée et le canapé dans une maison pleine de meubles, même si on le déplaçait à chaque fois..

"J'imagine que le département de la Défense pourrait être intéressé par l'utilisation de tels ordinateurs intelligents sur des armes ou de véhicules sans équipage tels que des drones, de manière à pouvoir prendre des décisions directement sans avoir à retransmettre les images aux contrôleurs et à attendre les commandes", a déclaré Lu.

La prochaine étape consistera à construire un système plus vaste comprenant des centaines de neurones artificiels et de synapses à memristors, a déclaré Lu. L’objectif ultime serait d’obtenir la sophistication d’un supercalculateur dans une machine de la taille d’une bouteille de soda de deux litres.

"Il est maintenant possible de construire un ordinateur ressemblant à un cerveau utilisant des composants électroniques - à savoir des transistors et des memristors", a déclaré Lu à TechNewsDaily.

Les superordinateurs ne seront pas les seuls à en profiter

En plus de développer des ordinateurs qui se comportent davantage comme des cerveaux, les memristors pourraient également aider les ordinateurs classiques à rester en phase avec la loi de Moore, selon laquelle la puissance de calcul devrait doubler tous les deux ans en moyenne.

Lors de recherches publiées dans le numéro de la revue Nature du 8 avril, des chercheurs de Hewlett-Packard Laboratories ont montré que les memristors pouvaient effectuer des calculs, ce qui signifie que les fonctions logiques pouvaient se dérouler dans des puces où les données étaient stockées, au lieu d'être séparées sur une unité centrale spécialisée., comme c'est la pratique actuelle.

En d'autres termes, les futures augmentations de la puissance de calcul pourraient ne pas provenir d'une augmentation de la vitesse brute du processeur, mais "de l'augmentation de l'efficacité de l'informatique", a déclaré Lu.

Lu et ses collègues détailleront leurs conclusions dans le numéro d'avril de la revue Nano Lettres.

  • 10 innovations profondes à venir
  • De nouveaux transistors imitent les synapses du cerveau humain
  • Au-delà de la souris: 5 façons d'interagir avec les futurs ordinateurs


Supplément Vidéo: The dawn of the age of holograms | Alex Kipman.




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