L’équipe du National Institute of Standards and Technology (NIST), basée dans le Colorado, a développé un nouveau composant qui serait capable d’imiter et de surpasser le fonctionnement des synapses humaines. Ce commutateur supraconducteur est capable d’apprendre en traitant les signaux électriques reçus et en générant des signaux de sortie appropriés.
Les chercheurs du NIST ont développé cette synapse artificielle économique en énergie et publié leur étude dans la revue Sciences Advances. Ce commutateur pourrait reproduire la fonction des synapses dans le cerveau et être une nouvelle étape vers la prochaine génération de systèmes d’intelligence artificielle alimentés par des puces plutôt que par des super-ordinateurs.
Cette synapse artificielle métallique cylindrique mesure tout juste 10 micromètres de diamètre et a été conçue pour apprendre par l’expérience et être personnalisée selon des intensités de signal variables. Outre sa capacité d’imitation, le commutateur synthétique du NIST utilise beaucoup moins d’énergie que les véritables synapses humaines tout en émettant des signaux plus rapidement que les neurones biologiques. Si nos synapses peuvent émettre environ 50 fois par seconde, cette synapse artificielle émet ses signaux près d’un milliard de fois par seconde et peut donc traiter davantage d’information.
Les chercheurs du NIST ont conçu ce composant dans le but de renforcer les capacités des algorithmes de réseaux de neurones et des ordinateurs neuromorphiques et ainsi développer des systèmes d’intelligence artificielle plus précis. Cette synapse artificielle utilise une jonction Josephson, c’est à dire un outil composé de deux supraconducteurs séparés par une couche faite d’un matériau isolant, non supraconducteur. La spécificité de ce nouveau commutateur réside dans le fait que les scientifiques, afin qu’ils puissent contrôler la densité de courant, ont doté la couche d’isolant de clusters magnétiques spéciaux. Ces derniers sont personnalisables afin de pouvoir être orientés différemment selon la densité de courant.
En utilisant des impulsions provenant d’un champ magnétique, il est donc possible d’aligner ou non les clusters. Ce réglage, manuel pour l’instant, reproduit le processus naturel d’apprentissage des synapses humaines. L’équipe du NIST travaille notamment sur cette personnalisation manuelle afin que les synapses puissent, à terme, se syntoniser organiquement selon la fréquence et la qualité des interactions du circuit. À noter que ces synapses artificielles ne fonctionnent pour l’instant qu’à 4 Kelvin (-452F).
