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

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 des 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 récemment publiée dans la revue Advanced Materials.

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

Selon le professeur associé de l’Université RMIT, Sumeer Walia, 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 l’Université RMIT. “Cela nous rapproche d’un appareil d’IA tout-en-un inspiré de la plus grande innovation de calcul 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 – le codage des informations visuelles en mémoire. Même s’il reste encore beaucoup de travail à faire, le prototype créé par l’équipe de recherche représente un grand pas vers une interaction homme-machine améliorée, des systèmes bioniques évolutifs et des neurobiotiques.

La plupart des applications d’IA au niveau commercial dépendent de logiciels et de 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 des technologies 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 l’IA”.

La technologie que le prototype utilise est basée sur des circuits précédents développés par les chercheurs de l’Université RMIT. Ces prototypes précédents 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 une précision de plus de 90 %.

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 l’Université 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 des longueurs d’onde de lumière différentes sont projetées sur le matériau, le matériau change ses propriétés, devenant utile pour différentes fonctions comme le stockage de mémoire et l’imagerie. Comme l’a expliqué le premier auteur de l’étude, le Dr Taimor Ahmed de l’Université 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 en 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 une avancée significative vers l’ultime en électronique : un cerveau sur un circuit 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 des électroniques existantes.