Les ingénieurs de Samsung, en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Harvard, ont proposé une nouvelle idée qui rapprochera le monde technologique de la création de puces neuromorphiques qui imitent le travail du cerveau. Les détails ont été publiés dans Nature Electronics, intitulé Neuromorphic Electronics Based on Brain Copy and Paste.
L'essence du concept avancé par les auteurs est vraiment traduite de la manière la plus précise par les mots « copier » et « coller ». L'article propose une méthode de copie des connexions neuronales du cerveau à l'aide d'un réseau de nanoélectrodes, développée par le professeur de l'Université de Harvard et SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology) Donhee Ham, ainsi que par le professeur de l'Université de Harvard Hongkun Park. La carte ainsi créée est ensuite insérée dans le module réseau 3D de mémoire à semi-conducteurs - dans ce domaine, Samsung est l'un des leaders mondiaux.
En utilisant cette approche de copier-coller, les auteurs du projet entendent créer un microcircuit de mémoire qui permettra d'atteindre les capacités uniques du cerveau : faible consommation d'énergie, apprentissage facile, adaptation à l'environnement, ainsi que l'autonomie et les capacités cognitives. capacité - tout cela était auparavant inaccessible pour les systèmes informatiques.
Le cerveau se compose d'un grand nombre de neurones, et les circuits de leurs interconnexions sont responsables de son travail. Ainsi, connaître une carte cérébrale précise s'avère être la clé de la rétro-ingénierie de l'ensemble du cerveau. La branche de l'ingénierie neuromorphique est née dans les années 80 du siècle dernier, à cette époque son objectif était d'imiter la structure du cerveau et la fonction des réseaux de neurones sur une puce de silicium. La tâche semblait extrêmement difficile, car jusqu'à présent, il était presque impossible de dresser une carte précise des connexions neuronales responsables des fonctions cérébrales supérieures. Par conséquent, la tâche de l'ingénierie neuromorphique a été simplifiée au développement d'une puce « inspirée » par le cerveau, mais ne la reproduisant pas en détail.
Les auteurs du nouveau projet ont proposé un moyen de revenir à l'objectif initial d'ingénierie inverse du cerveau. Un réseau de nanoélectrodes se connecte à un grand nombre de neurones et enregistre leurs signaux électriques avec une sensibilité élevée. Sur la base de ces enregistrements, une carte des connexions neuronales est créée, indiquant où les neurones se connectent les uns aux autres, ainsi que la force d'une telle connexion. En conséquence, une carte de « câblage » neuronal est extraite ou « copiée » à partir de ces enregistrements.
La carte neuronale ainsi copiée est ensuite « insérée » dans le réseau de mémoire non volatile - il peut s'agir d'une mémoire flash commerciale traditionnelle, qui est utilisée dans la vie quotidienne dans les disques à semi-conducteurs (SSD), ou d'une mémoire RRAM de nouvelle génération, où la conductivité de chaque élément correspond à la force de la connexion neuronale dans la carte précédemment copiée.
L'article propose également un moyen d'« insérer » rapidement une carte de connexions neuronales dans un réseau de mémoire électronique. Un réseau d'éléments de mémoire non volatile spécialement conçus reflète finalement une carte de connexions neuronales et est activé au moyen de signaux intercellulaires fixes. En d'autres termes, les connexions neuronales sont directement déchargées dans la puce mémoire.
Le cerveau humain contient environ 100 milliards de neurones et environ mille fois plus de connexions synaptiques. Par conséquent, une puce neuromorphique comprendra environ 100 billions d'éléments. L'intégration d'un si grand nombre d'éléments est rendue possible par la technologie 3D de Samsung.
S'appuyant sur ses meilleures pratiques dans la fabrication de composants électroniques, Samsung prévoit de continuer à travailler dans l'ingénierie neuromorphique pour consolider son leadership dans les solutions de semi-conducteurs axées sur l'intelligence artificielle.
« La vision que nous avons présentée est très ambitieuse. Mais travailler sur un défi aussi héroïque repoussera les limites de l'intelligence artificielle, des neurosciences et de la technologie des semi-conducteurs », a déclaré le professeur Ham.
2021-09-27 01:26:50
Auteur: Vitalii Babkin