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Un pas de plus vers un cerveau artificiel

Alain Labelle

Une puce informatique contenant un réseau de neurones artificiels s'activant à l'aide de la lumière a été mise au point par des ingénieurs européens.

Illustration d'une puce informatique prenant la forme du cerveau humain.

En imitant les systèmes neuronaux biologiques, les processeurs neuromorphes photoniques offrent une plateforme prometteuse pour relever les défis de l'apprentissage machine et de la reconnaissance des formes.

Photo : Université Münster/Johannes Feldmann

Cette percée réalisée par des équipes des universités de Münster (Allemagne), d'Oxford et d'Exeter (Royaume-Uni) ouvre la voie à la création d'ordinateurs dont le fonctionnement ressemblera à celui du cerveau humain.

Ce réseau synthétique, qui imite les neurones et les synapses, est capable d'« apprendre » l'information et de l'utiliser comme base de calcul.

Dans leurs travaux, les chercheurs affirment avoir réussi pour la première fois à fusionner certains matériaux nanostructurés en un seul réseau neurosynaptique.

Ils ont ainsi développé une puce de quatre neurones artificiels et de 60 synapses. La structure de cette puce composée de différentes couches est basée sur une technologie appelée multiplexage en longueur d'onde, qui permet à la lumière de voyager rapidement dans différents canaux à l'intérieur du nanocircuit optique.

La puce optique présente à peu près la taille d'une pièce d'un cent.

La puce optique présente à peu près la taille d'une pièce d'un cent.

Photo : Université Münster/Peter Leßmann

Contexte

Actuellement, l'intelligence artificielle connaît un essor important : nos téléphones portables peuvent reconnaître des visages ou des langues, et certains algorithmes sont aujourd'hui capables de détecter des tumeurs cancéreuses sur des images avec beaucoup de précision.

Avec l’arrivée d’applications toujours plus complexes, cependant, les ordinateurs se heurtent à leurs propres limites.

Le Pr Wolfram Pernice de l’Université Münster et ses collègues expliquent qu’un ordinateur possède traditionnellement des unités de mémoire et des processeurs qui travaillent séparément, ce qui a pour conséquence que toutes les données doivent continuellement être redirigées dans les deux sens.

À cet égard, le cerveau humain possède une longueur d'avance sur les ordinateurs, car il traite et entrepose l'information au même endroit dans les synapses, ces connexions entre les neurones du cerveau. Il faut savoir que notre cerveau compte pas moins de 86 milliards de neurones et des centaines de milliards de synapses.

L’équipe européenne explique que son réseau optique neurosynaptique imite le comportement des neurones et de leurs synapses.

En outre, comme ce système fonctionne uniquement avec de la lumière et non avec des électrons traditionnels, il peut traiter les données beaucoup plus rapidement.

Cette approche pourra éventuellement être utilisée dans de nombreux domaines pour évaluer certaines caractéristiques dans de grandes quantités de données, par exemple dans les diagnostics médicaux.

Wolfram Pernice, Université Münster

Les chercheurs doivent maintenant réussir à augmenter le nombre de neurones et de synapses artificiels pour créer des réseaux neuronaux plus profonds.

Cette étape essentielle vers la création de cerveaux synthétiques pourrait prendre encore quelques années.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Nature (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Intelligence artificielle

Science