Nouveau circuit informatique alimenté par la lumière pourrait rendre l’IA plus intelligente et plus compacte

Les chercheurs ont développé un circuit électronique qui imite la façon dont le cerveau humain traite les informations visuelles, en combinant les algorithmes d’IA avec le matériel nécessaire pour capturer les images.

Une équipe internationale de chercheurs des États-Unis, de Chine et d’Australie a collaboré sur un nouveau circuit électronique conçu pour améliorer l’intelligence artificielle en combinant des logiciels sophistiqués et du matériel dans un petit appareil alimenté par la lumière. La recherche a été menée par l’Université RMIT et a été publiée récemment dans la revue Advanced Materials.

Le prototype de dispositif créé par l’équipe de recherche est à l’échelle nanométrique et intègre des logiciels d’IA avec du matériel d’imagerie informatique grâce à l’utilisation de métamateriaux qui modifient la façon dont le circuit réagit à la lumière. Avec une amélioration supplémentaire, la technologie utilisée pour créer ce dispositif pourrait servir de base pour des appareils encore plus petits et plus intelligents, ainsi que des drones et des robots.

Selon le professeur associé Sumeer Walia de RMIT, le nouveau prototype de circuit permet une fonctionnalité similaire à celle du cerveau en combinant des composants modulaires dans un système complexe.

« Notre nouvelle technologie améliore radicalement l’efficacité et la précision en intégrant plusieurs composants et fonctionnalités dans une seule plateforme », a expliqué Walia via les actualités de RMIT. « Cela nous rapproche d’un dispositif d’IA tout-en-un inspiré de l’une des plus grandes innovations de l’informatique de la nature : le cerveau humain. »

Selon Walia, l’objectif de l’équipe de recherche est de reproduire l’une des principales façons dont le cerveau apprend – l’encodage des informations visuelles en mémoire. Même si il reste encore beaucoup de travail à faire, le prototype créé par l’équipe de recherche représente un grand pas vers une meilleure interaction homme-machine, des systèmes bioniques évolutifs et la neurobiotique.

La plupart des applications d’IA au niveau commercial reposent sur des logiciels et des traitements de données hors site, en utilisant le cloud computing. Pour rendre les applications sur site plus puissantes et plus fiables, le prototype de circuit intègre l’intelligence et le matériel ensemble dans un exemple d’IA de bord. Les appareils tels que les véhicules autonomes et les drones doivent être en mesure de traiter une grande quantité de données sur place, ce qui les rend idéaux pour une technologie comme le nouveau prototype de circuit. Walia a expliqué qu’une caméra de tableau de bord dans une voiture, équipée du matériel neuro-inspiré développé par les chercheurs, pourrait reconnaître les feux, les autres véhicules, les panneaux, les piétons, les plantes, etc. Selon Walia, il est possible que le circuit puisse offrir « des niveaux d’efficacité et de rapidité sans précédent dans la prise de décision autonome et guidée par l’IA ».

La technologie utilisée par le prototype est basée sur des circuits plus anciens développés par les chercheurs de RMIT. Ces anciens prototypes utilisaient la lumière pour construire et modifier des « mémoires ». Les nouvelles fonctionnalités créées par l’équipe de recherche signifient que le circuit peut capturer automatiquement des images, manipuler des images et former des modèles d’apprentissage automatique qui reconnaissent des objets avec plus de 90 % de précision.

La conception du prototype de circuit a été influencée par la technologie optogénétique. L’optogénétique fait référence à des outils de biotechnologie émergents qui permettent aux scientifiques de manipuler les neurones avec précision à l’aide de la lumière. Le circuit d’IA développé par l’équipe de RMIT utilise du phosphore noir, un matériau semi-conducteur. Le phosphore noir est extrêmement mince et change sa résistance électrique à mesure que les longueurs d’onde de la lumière changent. Lorsque différentes longueurs d’onde de lumière sont projetées sur le matériau, celui-ci change ses propriétés, devenant utile pour différentes fonctions telles que le stockage de mémoire et l’imagerie. Comme l’a expliqué le principal auteur de l’étude, le Dr Taimor Ahmed de RMIT, les systèmes informatiques basés sur la lumière sont moins énergivores, plus précis et plus rapides que les méthodes de calcul traditionnelles.

Selon Ahmed, le bénéfice de la combinaison de systèmes modulaires dans un seul dispositif à l’échelle nanométrique est que les systèmes d’IA et les algorithmes d’apprentissage automatique peuvent être utilisés dans des appareils plus petits. Par exemple, Ahmed a expliqué que les scientifiques pourraient miniaturiser la technologie qu’ils ont développée pour améliorer les rétines artificielles et améliorer la précision des yeux bioniques.

« Notre prototype est un progrès significatif vers l’objectif ultime de l’électronique : un cerveau sur une puce qui peut apprendre de son environnement comme nous le faisons », a déclaré Ahmed.

Le prototype de circuit a été conçu avec une intégration facile avec d’autres technologies et électronique existantes en tête.