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Un dispositif microélectronique étonnant

Dirigée par Shriram Ramanathan, professeur à l’Université Purdue, une équipe multi-institutionnelle, dont certains chercheurs sont issus du laboratoire national d’Argonne du Département américain de l’énergie (DOE), a développé un matériau avec lequel des puces informatiques qui imite les fonctions du cerveau humain avec ce qu’on appelle des circuits neuromorphes et une architecture informatique. 

Grâce à cette capacité, les ordinateurs basés sur l’intelligence artificielle pourraient effectuer des tâches complexes plus rapidement et avec plus de précision, avec beaucoup moins d’énergie dépensée. Un exemple est l’interprétation d’images médicales complexes. Un exemple plus futuriste serait les véhicules autonomes et les robots dans l’espace qui pourraient reprogrammer leurs circuits en fonction de l’expérience. 

Le matériau clé du nouveau dispositif est constitué de néodyme, de nickel et d’oxygène et est appelé nickelate de pérovskite (NdNiO3). L’équipe a infusé ce matériau avec de l’hydrogène et y a attaché des électrodes qui permettent d’appliquer des impulsions électriques à différentes tensions.

« La quantité d’hydrogène dans le nickelate et son emplacement modifient les propriétés électroniques, a déclaré Shriram Sankaranarayanan. Et nous pouvons changer son emplacement et sa concentration avec différentes impulsions électriques. »

Les résultats expérimentaux ont démontré que la simple modification de la tension contrôle le mouvement des ions hydrogène dans le nickelate. Une certaine tension concentre l’hydrogène au centre du nickelate, engendrant un comportement semblable à celui des neurones. Une tension différente transporte cet hydrogène hors du centre, produisant un comportement semblable à celui d’une synapse. À des tensions encore différentes, les emplacements et la concentration résultants de l’hydrogène déclenchent les courants marche-arrêt des puces informatiques.

La microélectronique inspirée du cerveau avec l’appareil de l’équipe comme élément de base pourrait avoir un bel avenir. Ceci est d’autant plus vrai que le dispositif peut être réalisé à température ambiante par des techniques compatibles avec les pratiques de l’industrie des semi-conducteurs.
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