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Une nouvelle puce photonique imite les fonctions cérébrales de base

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Bien que la pointe de l’intelligence artificielle nous ait fourni des outils puissants qui peuvent surpassez-nous dans des tâches spécifiques et nous surpasser même dans nos jeux les plus difficiles, ils fonctionnent tous comme des algorithmes isolés sans l’incroyable pouvoir associatif du cerveau humain. Notre architecture informatique actuelle ne peut pas correspondre à l’efficacité de nos propres esprits, mais une équipe composite de chercheurs des universités de Münster, d’Oxford et d’Exeter a découvert un moyen de commencer à réduire cet écart en créant un petit réseau neurosynaptique artificiel. alimenté par la lumière.

Les ordinateurs d’aujourd’hui stockent la mémoire séparément du processeur. Le cerveau humain, quant à lui, stocke la mémoire dans les synapses qui servent de tissu conjonctif entre les neurones. Plutôt que de transférer de la mémoire pour le traitement, le cerveau a un accès simultané à cette mémoire lorsque les neurones connectés se déclenchent. Alors que les neurosciences acceptent généralement la théorie du stockage de la mémoire synaptique, nous n’avons toujours pas une compréhension définitive de son fonctionnement.

Même encore, nous comprenons que le cerveau gère plusieurs processus simultanément. Les cerveaux humains peuvent ne pas fonctionner avec l’efficacité de calcul numérique d’une calculatrice de base par défaut, mais cela prend un supercalculateur qui nécessite suffisamment d’électricité pour alimenter 10 000 foyers pour le devancer. Le cerveau humain établit une référence élevée pour son homologue artificiel en termes de puissance de traitement uniquement, et ses différences architecturales importantes rendent ses capacités tellement plus dynamiques qu’elles rendent ces comparaisons presque inutiles.

L’équipe de recherche multinationale qui a réussi à répliquer un réseau neurosynaptique artificiel a utilisé quatre neurones et 60 synapses disposées avec 15 synapses par neurone. A lui seul, le cerveau contient milliards de neurones. Avec un nombre encore plus grand de synapses (un rapport de environ 10 000:1), compte tenu de la différence d’échelle, il est facile de voir comment cette réalisation majeure n’est que la première étape d’un long voyage.

Mais cela ne rend pas la réalisation moins impressionnante. Le fonctionnement de la puce défie toute explication simple, mais elle utilise essentiellement une série de résonateurs pour guider les impulsions lumineuses laser entrantes afin qu’elles atteignent le neurone artificiel comme prévu. Sans un bon guidage des ondes, les neurones artificiels ne recevraient pas d’entrées cohérentes et n’auraient aucune fonction de calcul pratique. Composé de matériau à changement de phaseles neurones artificiels modifient leurs propriétés en réponse à un laser focalisé et ce processus imite avec succès un minuscule morceau du cerveau humain.

Crédit : WWU Münster – Peter Leßmann

Grâce à la petite taille du réseau neurosynaptique artificiel, l’équipe de recherche a créé des simulations informatiques standard basées sur sa fonctionnalité afin de tester ses capacités de calcul à plus grande échelle. Ces simulations ont démontré avec succès que la puce expérimentale peut gérer les tâches de reconnaissance de formes requises dans l’apprentissage en profondeur.

Bien qu’un réseau artificiel à petite échelle ne parvienne pas à accomplir grand-chose par lui-même, cette technologie aura des avantages incroyables une fois arrivée à maturité. Selon les chercheurs, un système photonique a le potentiel de fonctionner à des vitesses plus de 1 000 fois plus rapides que le cerveau humain. En imitant un réseau neurosynaptique, il surmonte également le goulot d’étranglement du transfert de données car la mémoire et les fonctionnalités de traitement existent au même endroit.

Cette technologie pourrait apporter une nouvelle ère informatique dans les décennies à venir, mais il est important de se rappeler que la reproduction du cerveau humain ne peut pas se faire simplement en fabriquant des réseaux neurosynaptiques artificiels. Comparés aux humains, les éléphants ont un cerveau beaucoup plus gros avec beaucoup plus de neurones et de synapses que les humains et cela ne procure aucun avantage intellectuel. Les cerveaux de Néandertal fonctionnaient également différemment et conservaient une forme très différente et une taille plus grande. Bien que ces différences ne révèlent aucune vérité spécifique sur les raisons pour lesquelles le cerveau humain maintient une supériorité intellectuelle sur les autres formes de vie organique, elles démontrent tout ce qu’il nous reste à apprendre pour créer une machine aussi puissante et dynamique que celle qui se trouve dans nos têtes. .

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