Un phototransistor inspiré du cerveau pourrait réduire la consommation d'énergie de l'IA en détectant et en stockant des données.
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Inspirés par le cerveau humain, des chercheurs de l'Université d'État de l'Oregon ont mis au point un nouveau dispositif photosensible qui combine détection et mémoire tout en contrôlant la façon dont les souvenirs numériques se renforcent ou s'estompent au fil du temps.
Selon Larry Cheng, chef de projet, une technologie fonctionnant de manière plus similaire au cerveau humain pourrait permettre aux systèmes d'intelligence artificielle de fonctionner plus rapidement tout en consommant moins d'électricité. de la faculté d'ingénierie de l'OSU.
Ce nouveau dispositif intègre la détection de la lumière, la mémoire et le traitement du signal dans un seul phototransistor. Selon Cheng, les matériels d'IA actuels répartissent généralement ces fonctions entre différents composants, ce qui nécessite le transfert d'informations entre eux, augmentant ainsi la consommation d'énergie et réduisant l'efficacité.
« Notre dispositif optoélectronique introduit une nouvelle capacité matérielle qui pourrait permettre un traitement plus efficace de l'information directement au niveau du capteur », a déclaré Cheng, professeur de génie électrique et d'informatique. « Contrairement aux mémoires classiques conçues pour préserver l'information, notre dispositif peut contrôler électroniquement la façon dont les souvenirs se renforcent ou s'estompent. »
Dans ce nouveau dispositif, la lumière crée des charges électriques stockées qui font office de mémoire. À l'instar des signaux chimiques qui régulent la force des souvenirs et leur oubli dans le cerveau, un faible signal électrique module l'influence de ces charges stockées, permettant ainsi aux souvenirs de persister plus longtemps ou de s'estomper plus rapidement – une étape importante vers les systèmes informatiques neuromorphiques, a expliqué Cheng.
Les scientifiques explorent le calcul neuromorphique, qui s'inspire de la structure et du fonctionnement des systèmes neuronaux biologiques, et le calcul intégré aux capteurs pour leur potentiel à traiter plus efficacement les informations dynamiques.
« Cette mémoire photosensible à durée de vie programmable crée une fenêtre temporelle ajustable pour le traitement direct des signaux visuels et autres signaux de capteurs là où ils sont détectés, une capacité qui pourrait permettre des systèmes de vision plus efficaces et d'autres technologies d'IA basées sur des capteurs », a déclaré Cheng.
Ce dispositif fonctionne en combinant deux matériaux différents aux fonctions distinctes. Un semi-conducteur à base d'oxyde sert de canal au transistor, conduisant le courant électrique, tandis qu'un matériau photosensible organique déposé dessus absorbe la lumière et génère des charges électriques.
Une partie de ces charges se retrouve piégée dans la couche photosensible. Ces charges piégées continuent d'influencer le courant traversant le semi-conducteur d'oxyde même après l'arrêt de l'éclairage, permettant ainsi au dispositif de conserver une mémoire des signaux optiques antérieurs.
« Ce qui rend ce travail unique, c’est que les charges stockées ne sont pas fixes », a déclaré Cheng.
En appliquant une tension de grille, on peut modifier la position des charges piégées par rapport au canal du transistor. Rapprocher ces charges du canal – le chemin microscopique emprunté par les électrons – renforce leur influence électrique et prolonge l'effet mémoire, explique-t-il. Les éloigner affaiblit cette influence et accélère la perte des charges stockées, ce qui entraîne une dégradation plus rapide de la mémoire.