Les chercheurs ont créé un petit appareil qui « voit » et crée des souvenirs de la même manière que les humains, dans une étape prometteuse vers des applications capables de prendre des décisions rapides et complexes, comme dans les voitures autonomes.
L’invention neuromorphique est une puce unique activée par un élément de détection, de l’oxyde d’indium dopé, qui est des milliers de fois plus fin qu’un cheveu humain et ne nécessite aucune pièce externe pour fonctionner.
Les ingénieurs de l’Université RMIT en Australie ont dirigé les travaux, avec la contribution de chercheurs de l’Université Deakin et de l’Université de Melbourne.
La recherche de l’équipe démontre un dispositif de travail qui capture, traite et stocke l’information visuelle. Grâce à une ingénierie précise de l’oxyde d’indium dopé, l’appareil imite la capacité d’un œil humain à capturer la lumière, pré-emballe et transmet des informations comme un nerf optique, et les stocke et les classe dans un système de mémoire comme le fait notre cerveau.
Collectivement, ces fonctions pourraient permettre une prise de décision ultra-rapide, selon l’équipe.
Le professeur Sumeet Walia, chef d’équipe, a déclaré que le nouvel appareil peut remplir toutes les fonctions nécessaires – détecter, créer et traiter des informations et conserver des souvenirs – plutôt que de s’appuyer sur un calcul externe énergivore, qui empêche la prise de décision en temps réel.
L’exécution de toutes ces fonctions sur un seul petit appareil s’est avérée être un grand défi jusqu’à présent.
Nous avons rendu possible la prise de décision en temps réel avec notre invention, car elle n’a pas besoin de traiter de grandes quantités de données non pertinentes et elle n’est pas ralentie par le transfert de données vers des processeurs séparés. »
Sumeet Walia, professeur, École d’ingénierie du RMIT
Qu’est-ce que l’équipe a réalisé et comment la technologie fonctionne-t-elle ?
Le nouvel appareil a pu démontrer sa capacité à conserver des informations pendant de plus longues périodes, par rapport aux appareils précédemment signalés, sans avoir besoin de signaux électriques fréquents pour rafraîchir la mémoire. Cette capacité réduit considérablement la consommation d’énergie et améliore les performances de l’appareil.
Leurs conclusions et analyses sont publiées dans Matériaux fonctionnels avancés.
Le premier auteur et chercheur au doctorat du RMIT, Aishani Mazumder, a déclaré que le cerveau humain utilisait le traitement analogique, ce qui lui permettait de traiter les informations rapidement et efficacement en utilisant un minimum d’énergie.
« En revanche, le traitement numérique consomme beaucoup d’énergie et de carbone, et empêche la collecte et le traitement rapides des informations », a-t-elle déclaré.
« Les systèmes de vision neuromorphique sont conçus pour utiliser un traitement analogique similaire au cerveau humain, ce qui peut réduire considérablement la quantité d’énergie nécessaire pour effectuer des tâches visuelles complexes par rapport aux technologies d’aujourd’hui.
Quelles sont les applications potentielles ?
L’équipe a utilisé la lumière ultraviolette dans le cadre de ses expériences et travaille à étendre cette technologie encore plus loin pour la lumière visible et infrarouge – avec de nombreuses applications possibles telles que la vision bionique, les opérations autonomes dans des environnements dangereux, les évaluations de la durée de conservation des aliments et la médecine légale avancée. .
« Imaginez une voiture autonome qui peut voir et reconnaître des objets sur la route de la même manière qu’un conducteur humain peut ou est capable de détecter et de suivre rapidement des débris spatiaux. Cela serait possible avec la technologie de vision neuromorphique. »
Walia a déclaré que les systèmes neuromorphiques pourraient s’adapter à de nouvelles situations au fil du temps, devenant plus efficaces avec plus d’expérience.
« Les systèmes de vision par ordinateur traditionnels – qui ne peuvent pas être miniaturisés comme la technologie neuromorphique – sont généralement programmés avec des règles spécifiques et ne peuvent pas s’adapter aussi facilement », a-t-il déclaré.
« Les robots neuromorphes ont le potentiel de fonctionner de manière autonome pendant de longues périodes, dans des situations dangereuses où les travailleurs sont exposés à d’éventuels effondrements, explosions et air toxique. »
L’œil humain a une seule rétine qui capture une image entière, qui est ensuite traitée par le cerveau pour identifier les objets, les couleurs et d’autres caractéristiques visuelles.
L’appareil de l’équipe a imité les capacités de la rétine en utilisant des capteurs d’image à un seul élément qui capturent, stockent et traitent les informations visuelles sur une seule plate-forme, a déclaré Walia.
« L’œil humain est exceptionnellement apte à réagir aux changements de l’environnement environnant de manière plus rapide et beaucoup plus efficace que les caméras et les ordinateurs ne le peuvent actuellement », a-t-il déclaré.
« En nous inspirant de l’œil, nous travaillons depuis plusieurs années à la création d’un appareil photo doté de capacités similaires, grâce au processus d’ingénierie neuromorphique. »
Soutien à la recherche
L’équipe a utilisé le Micro Nano Research Facility et le Microscopy and Microanalysis Research Facility du RMIT.
Le travail a également été soutenu par l’Australian Research Council et la National Computational Infrastructure.
