Développement de transistors à neurofibres artificielles implémentables en réseau dendritique

Développement de transistors à neurofibres artificielles implémentables en réseau dendritique

Schéma des neurones biologiques présynaptiques et postsynaptiques et d’une synapse (en médaillon). Crédit : Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST)

Les progrès des technologies basées sur l’intelligence artificielle ont conduit à une augmentation astronomique des quantités de données disponibles pour le traitement par les ordinateurs. Les méthodes informatiques existantes traitent souvent les données de manière séquentielle et nécessitent donc beaucoup de temps et de puissance pour traiter des quantités massives d’informations. Par conséquent, une transition vers un nouveau paradigme informatique est nécessaire pour résoudre ces problèmes difficiles. Les chercheurs travaillent actuellement au développement de technologies et de matériel informatique neuromorphique économes en énergie, capables de traiter des quantités massives d’informations en imitant la structure et les mécanismes du cerveau humain.

L’Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST) a rapporté qu’une équipe de recherche dirigée par le Dr Jung ah Lim et le Dr Hyunsu Ju du Center for Opto-electronic Materials and Devices a développé avec succès des transistors organiques en neurofibres avec une architecture et des fonctions similaires. à ceux des neurones du cerveau humain, qui peuvent être utilisés comme un réseau neuronal. Des recherches sur des dispositifs pouvant fonctionner comme des neurones et des synapses sont nécessaires afin que les calculs à grande échelle puissent être effectués d’une manière similaire au traitement des données dans le cerveau humain. Contrairement aux dispositifs développés précédemment qui agissent comme des neurones ou des synapses, les transistors artificiels en neurofibres développés au KIST peuvent imiter les comportements des neurones et des synapses. En connectant les transistors en réseaux, on peut facilement créer une structure similaire à un réseau de neurones.

Les neurones biologiques ont des branches fibreuses qui peuvent recevoir plusieurs stimuli simultanément, et les transmissions de signaux sont médiées par des migrations d’ions stimulées par des signaux électriques. Les chercheurs du KIST ont développé les neurofibres artificielles susmentionnées à l’aide de transistors fibreux précédemment développés par eux en 2019. Ils ont conçu des transistors à mémoire qui mémorisent les forces des signaux électriques appliqués, similaires aux synapses, et les transmettent via des réactions redox entre les canaux semi-conducteurs et les ions dans le isolants lors de la réception des stimuli électriques des transistors en neurofibres. Ces neurofibres artificielles imitent également la fonctionnalité de sommation des signaux des neurones.

Développement de transistors à neurofibres artificielles implémentables en réseau dendritique

Illustration de l’architecture du dispositif pour la neurofibre-OECT, schéma du mécanisme de dopage par des ions dans un semi-conducteur perméable (en médaillon) et photographie de l’OECT-neurofibre. Crédit : Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST)

Les chercheurs ont créé un système de réseau de neurones artificiels comprenant 100 synapses à l’aide de neurofibres artificielles et ont vérifié la stabilité de l’appareil via des expériences de reconnaissance vocale. Il a été démontré que le réseau de neurones proposé atteignait une précision de reconnaissance de 88,9 % après un apprentissage avec des données vocales.

Le Dr Jung Ah Lim et le Dr Hyunsu Ju notent que « le nouveau dispositif de neurofibres artificielles est une technologie originale qui peut être utilisée pour créer des réseaux de neurones artificiels à grande échelle, économes en énergie (~2 pJ/signal) et très fiables similaires à celui du cerveau. Notre dispositif de neurofibres artificielles est flexible et peut être utilisé dans des appareils électroniques portables compatibles avec l’IA faits de matériaux semi-conducteurs ou en robotique.  »


L’équipe présente du matériel neuromorphique hautement évolutif inspiré du cerveau


Plus d’information:
Soo Jin Kim et al, Transistors de neurofibre organiques implémentables par réseau dendritique avec endurance cyclique de mémoire améliorée pour l’apprentissage itératif spatio-temporel, Matériaux avancés (2021). DOI : 10.1002/adma.202100475

Fourni par le Conseil national de recherches scientifiques et technologiques

Citation: Development of dendritic-network-implementable artificial neurofiber transistors (2021, September 23) récupéré le 23 septembre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-09-dendritic-network-implementable-artificial-neurofiber-transistors.html

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