Une synapse artificielle à l'échelle atomique, qui reproduit le mécanisme d'une synapse biologique. Cette recherche du Mana, le département nanotechnologies du National Institute for Materials Science (NIMS) (Tsukuba, Japon) et de l'Université de Californie pourrait révolutionner le développement de l'intelligence artificielle mais aussi la neurologie. Car ces nano-commutateurs à l'échelle atomique savent imiter les synapses en jeu dans la mémoire humaine. Une recherche passionnante relayée dans l'édition du 26 juin de Nature Materials.
Les réseaux neuronaux artificiels ont mobilisé l'intérêt des scientifiques car ils peuvent être le moyen de mieux comprendre le fonctionnement des réseaux de neurones biologiques, ainsi que contribuer au développement de l'intelligence artificielle dans les nouvelles technologies.
La nature complexe et les interconnexions des processus de la pensée rendent extrêmement difficile la reproduction artificielle des réseaux neuronaux sans des logiciels de programmation sophistiqués. Takeo Ohno et d'autres chercheurs du MANA sont parvenus à imiter l'activité synaptique à partir d'une électrode appelée AgS2 à l'échelle nanométrique.
Une mémoire à court terme et à long terme : Car dans le modèle le plus largement admis de fonctionnement de la mémoire dans la psychologie humaine, les nouvelles informations sont stockées d'abord brièvement par la mémoire sensorielle. La répétition à court terme convertit ces informations en souvenirs dans la mémoire à long terme. Les informations inutiles n'étant pas mémorisées à long terme. Les chercheurs ont validé que l'état de conductivité élevée temporaire dans le système AgS2 après une impulsion électrique et que la répétition de l'impulsion à des intervalles de 2 secondes conduit à une augmentation continue de la conductivité comme c'est aussi le cas avec les synapses biologiques grâce à leur plasticité de court terme et de long terme. Les synapses artificielles à ce stade, expliquent les chercheurs, reproduiraient en un seul dispositif, et parfaitement, le process des synapses « biologiques », c'est-à-dire concrètement, la mémorisation des informations nécessaires et l'oubli des informations inutiles.
Les systèmes informatiques actuels approchent de leurs limites et ce dispositif équivalent à une synapse biologique, pourrait permettre de passer à un nouveau stade de performance. Le cerveau humain mémorise les informations de manière plus fiable en cas de répétitions fréquentes et, par ailleurs forme « de vagues souvenirs » qui peuvent être ensuite oubliés. Les chercheurs pensent que l'explication de ces mécanismes est dans la force des connexions synaptiques dans le cerveau. Or la synapse artificielle développée est capable d'ajuster sa force connexion synaptique en fonction de la fréquence de sa stimulation électrique.
Les chercheurs concluent qu'ils pourraient utiliser ces synapses artificielles pour la création de neurones artificiels qui imitent, dans le domaine informatique, les caractéristiques de la mémoire humaine. Et, quelles que soient ses applications futures, cette synapse artificielle est, au-delà de la performance et des applications technologiques possibles, un pas de plus dans la compréhension des mécanismes de la mémoire.
Source: Nature Materials, 10, 591-595, (2011). Short-term plasticity and long-term potentiation mimicked in single inorganic synapses.et NIMS (Visuel)
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