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Une synapse artificielle à très faible consommation pour les systèmes d’IA de la prochaine génération

Une synapse artificielle pour l'intelligence artificielle

L’informatique inspirée du cerveau est un candidat prometteur pour les technologies informatiques de la prochaine génération. La mise au point de systèmes d’intelligence artificielle (IA) avancés de la prochaine génération, aussi économes en énergie, légers et adaptables que le cerveau humain, suscite un vif intérêt. Par conséquent, des scientifiques ont créé une synapse artificielle à très faible consommation pour les systèmes d’IA de la prochaine génération

« Toutefois, il est extrêmement difficile d’imiter la neuroplasticité du cerveau. Il s’agit de la capacité de modifier une connexion de réseau neuronal, dans les synapses artificielles traditionnelles en utilisant une énergie ultra-faible », a déclaré Desmond Loke, professeur adjoint à l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD).

Une synapse artificielle consiste en un espace entre deux neurones. Une espace permettant notamment aux signaux électriques de passer et de communiquer entre eux. Ce type de synapse peut reproduire l’efficacité de la transmission des signaux neuronaux dans le cerveau. Il est aussi capable de reproduire le processus de formation de la mémoire dans celui-ci.

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L’équipe de recherche de Loke a introduit pour la première fois un processus de fabrication d’électrodes métalliques par dépôt uniquement à l’échelle nanométrique pour la synapse artificielle. Ce qui a permis d’améliorer l’efficacité énergétique de la synapse artificielle. Pour cela, elle a utilisé des dispositifs memristifs en germanium-antimoine-telluride basés sur des nanopilliers à dépôt seulement. Elle a ainsi conçu un dispositif synaptique artificiel à changement de phase. Un dispositif qui a atteint une consommation d’énergie jamais égalée de 1,8 pJ par événement synaptique basé sur une paire d’impulsions. Cela représente une réduction d’environ 82 % par rapport aux synapses artificielles traditionnelles.

Une approche prometteuse dans le développement de réseaux de synapse artificielle plus rapides

« Les expériences ont démontré que la synapse artificielle basée sur des matériaux à changement de phase pouvait effectuer une facilitation/dépression par paires d’impulsions. Elle peut aussi effectuer une potentialisation/dépression à long terme. Sans oublier une plasticité dépendant de la synchronisation des pointes avec des énergies ultra-faibles. Nous pensons que notre découverte peut fournir une approche prometteuse. Prometteuse notamment dans le développement des réseaux de synapses artificielles plus rapides et à plus grande échelle. Ce, avec des performances nettement améliorées dans les tâches d’intelligence artificielle », a déclaré Loke.

Les électrodes chauffantes traditionnelles formées par le processus de dépôt et de gravure peuvent causer/créer un degré élevé de dommages aux interfaces. En revanche, ceux créées par un processus de dépôt pourraient créer un degré plus faible de dommages à l’interface. Cela peut conduire à une interface plus robuste, sans défaut, avec une résistance de contact considérablement réduite et ses variations. Ce qui entraîne une diminution du courant de fonctionnement.

Cette recherche a été publiée dans APL Materials. L’équipe du SUTD comprend également Shao-Xiang Go et Natasa Bajalovic. D’autres chercheurs collaborent avec l’Université de Cambridge.

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