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Des neurones électroniques pour un ordinateur qui pense comme l'homme

par - source: Tom's Hardware FR

Des chercheurs de l’Université d’Exeter en Angleterre et les travaux des ingénieurs de Stanford permettent d’envisager la création de synapses et neurones électroniques dont le comportement imite les cellules cérébrales humaines.

Stocker et traiter des informations en même temps

Le papier anglais, publié dans la revue Advanced Materials, montre qu’il est possible de concevoir un système électronique qui traite et stocke l’information simultanément, à l’instar du cerveau humain. Dans un ordinateur classique, ces deux fonctions sont séparées. Très schématiquement, un processeur dispose de mémoires caches pour stocker les informations et d’unités de calcul pour les traiter. Néanmoins, en utilisant un alliage composé de germanium, antimoine et tellure similaire à la couche inscriptible des DVD-RW, il est possible de reproduire le même phénomène cérébral qui permet de stocker et traiter des informations concomitamment.

Ces recherches sont intéressantes, car elles montrent, pour la première fois que cet alliage aussi connu sous l’acronyme GST peut être utilisé comme support de stockage et unité de de calculs généraux, comme des additions soustractions, multiplications et divisions. Les scientifiques anglais envisagent même la création de « neurones artificiels et de synapses. Cela signifie qu’un système artificiel composé entièrement de matériaux à changement de phase pourrait apprendre et traiter une information à l’instar de nos propres cerveaux ». Le professeur David Wright qui a mené ces recherches affirme que « nous (les auteurs du papier, NDLR) avons révélé une technique pour potentiellement développer une nouvelle forme de systèmes informatiques imitant le cerveau qui pourrait apprendre, s’adapter et changer au fil du temps ».

Imiter les neurones et synapses humains

Les chercheurs de Stanford tirent exactement la même conclusion dans un article publié dans Nano Letters. Ils ont réussi à émuler le fonctionnement d’une synapse humaine à l’aide d’un composant nanoélectrique. Leurs recherches se sont aussi concentrées sur le fonctionnement d’une cellule GST imitant un neurone et des synapses. Concrètement, la structure moléculaire de cet alliage peut être amorphe ou cristalline. Néanmoins, l’alliage peut exhiber des états cristallins ou amorphes nuancés. Les recherches parlent de « pas de 1 % » et comparent ces changements aux variations d’intensité lumineuse d’une ampoule électrique. Une synapse GST aurait ainsi plus de 100 états. Ipso facto, un neurone électronique à base de germanium, antimoine et tellure peut stocker plus d’informations qu’un simple 1 ou 0 à l’instar des neurones humains.

De même, le cerveau apprend grâce à la répétition, car plus une synapse est stimulée, plus elle sera renforcée et plus elle sera encline à envoyer une information. De façon similaire, la résistance électrique d’un neurone GST s’abaisse lorsqu’il passe de l’état amorphe à l’état cristallin, modifiant le chemin électrique en fonction de son utilisation.

On imagine des ordinateurs plus rapides, consommant moins d’énergie, et doté d’une puissance de calcul se rapprochant du cerveau humain. Les recherches utilisent des outils de production et des matériaux déjà disponibles en grande quantité, ce qui est bon signe pour l’avenir des technologies discutées. Les universitaires de Stanford expliquent que leur but n’est pas de remplacer les processeurs que nous utilisons, mais de concevoir des systèmes complètement différents et qui sont aujourd’hui hors de portée. Pour cela, il faudra tout d’abord améliorer les rendements et la densité des synapses et neurones électroniques pour se rapprocher du cerveau humain. Il serait ainsi possible de concevoir des plateformes capables de traiter un nombre très important de données en parallèle pour servir d’aide décisionnelle ou permettre de mieux comprendre le fonctionnement du système cérébral humain.

Il faut tout de même prendre beaucoup de recul. La conquête du monde par Skynet n’aura pas lieu demain. Le supercalculateur le plus puissant aujourd’hui demande huit minutes et demie pour reproduire cinq secondes de comportement cérébral humain et demande 140 000 fois plus d’énergie.

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jankeke 14/07/2011 12:37
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--3+

"...il est possible de reproduire le même phénomène cérébral qui permet de stocker et traiter des informations concomitamment."

Ah ! Concomitamment est sorti ! La journée est sauve !

dismuter 14/07/2011 12:49
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-2+

Maintenant on fait un réseau de milliards de tels neurones et c'est bon, on a reproduit un cerveau humain.

David Civera 14/07/2011 12:49
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-2+

Ben c'est con comme ta mis du temps pour t'en apercevoir...

delphi_jb 14/07/2011 13:08
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-0+

trop fort, j'avais justement une discution sur futurascience sur l'IA et la modélisation software/hardware de cette dernière...

http://forums.futura-sciences.com/ [...] ost3632234

Iksarfighter 14/07/2011 13:12
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-0+

Dans le titre : "Des neurons..." ! Je sais que tu en rêves mais bon ;-)

zorro3364 14/07/2011 13:53
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--1+

c'est pénible de sans arrêt comparer les ordinateurs et le cerveau (humain ou pas, d'ailleurs).
ils ne fonctionne pas du tout pareil déjà et ne sont pas capables des mêmes choses: certes il faut plusieurs minutes pour reproduire 5s de comportement humain, mais il faut combien de temps à un cerveau humain pour effectuer les calculs des modèles de prévisions météo? je ne suis pas sur que l'éternité serait suffisante....

anonymous 14/07/2011 13:53
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-2+

Le cerveau n'a pas de mémoire à part, le matériau qui le compose est à la fois "processeur", à la fois "mémoire". C'est dans l’organisation de ses neurones ainsi que l'architecture général.
Est ce que c'est aussi le cas ici ?

jay-rom 14/07/2011 14:00
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-3+

Va débugger une appli changée par le pc.... ça risque d'être compliqué ^^

jankeke 14/07/2011 14:19
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-3+

Aussi, ce qui fait qu'un cerveau a une certaine intelligence, ce n'est pas tellement le nombre de neurones (bon, il en faut un minimum quand même, hein). Ce sont le nombre de connexions entres les neurones.
Et les neurones communiquent de plusieurs manières : synapses, champs électriques faibles (découverte relativement récente), et un autre truc dont le nom m'échappe (on pensait que ça n'avait rien à voir, mais en fait si).

On est encore loin de créer un cerveau artificiel ...

Nombre de neurones chez l'homme :
30 milliards minimum
100 milliards typique
400 milliards selon certains spécialistes

nombre de synapses par neurone : +- 20 000
Nombre de connexions possibles : 1 milliard de milliards.

tyrgann 14/07/2011 14:54
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--3+

Ouais des chiffres sans contextes ! J'en rêve !

jankeke 14/07/2011 15:11
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-2+

tyrgann :
Ouais des chiffres sans contextes ! J'en rêve !


Je ne suis pas sûr que tu sache ce que ça veut dire "contexte".

On parle de neurones artificiels donc je donne des infos sur les neurones biologiques. Je me suis dit que ça pourrait intéresser des gens (pas toi manifestement) de comparer les deux.
Y a rien qui est sans contexte et encore moins hors-contexte.

tyrgann 14/07/2011 16:02
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--3+

Bien si tu le prends comme ça je vais t'expliquer mon point de vue sur ton commentaire : Tu avance des chiffres sans sources et sans explications sur leurs incidences en vis-à-vis de telle ou telle étude/publication/école de pensée en ce qui concerne la recherche neurologique et/ou la façon dont celle-ci dialogue aujourd'hui avec les technologies annonçant une possible avancée majeure dans le monde de l'intelligence artificielle. Je me permet, en regard de ces considérations, de parler de contexte en toute connaissance de cause.

En revanche, tes chiffres, eux sans contexte(s) (voir plus haut si le mots t'es toujours étranger) n'apportent rien en terme de connaissance : J'en déduis que tu les avance pour étaler une sorte de savoir.... Ce qui ne me poserai aucuns problèmes, c'est ton droit après tout, mais voila, il faut que tu me signale que je suis analphabète et que je ne connais pas la signification d'un mot que je viens d'écrire.

Spoiler :
Oui, je t'aime fort. Bisou, là.


Quand je tape sur ces attitudes très rependues qui consistent à citer sans contextualiser c'est parce que cela existe avec le bien que l'on connais dans la machine d'information télévisuelle. C'est encore plus flagrant quand le sujet est très complexe : Incidence du piratage sur l'économie de la musique (combien de chiffres contradictoires ?), nombre de morts lors de tel ou tel conflits (d'où viennent les chiffres, qui nous les donne ?) ou encore incidence climatique de la pollution humaine (laboratoire météorologique privée née sous Thatcher ? Qui formule les études et dans quel contexte social ou économique ?)


Pour en revenir à la news que je trouve très intéressante ça serai pas mal de linker vers un article récent ou un site phare pour ceux qui veulent creuser ;)

jankeke 14/07/2011 16:31
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-0+

"Tu avance des chiffres sans sources et sans explications sur leurs incidences en vis-à-vis de telle ou telle étude/publication/école de pensée en ce qui concerne la recherche neurologique et/ou la façon dont celle-ci dialogue aujourd'hui avec les technologies annonçant une possible avancée majeure dans le monde de l'intelligence artificielle. "

Ce n'était absolument pas mon but. J'ai donné des chiffres pour ceux que ça intéresse. Moi, en lisant l'article, j'ai trouvé intéressant de chercher ça sur le net et de le partager. La source ? http://villemin.gerard.free.fr/aSc [...] urone.htm. Y a pleins d'autres chiffres intéressants, pour ceux qui veulent.

"En revanche, tes chiffres, eux sans contexte(s)... n'apportent rien en terme de connaissance : J'en déduis que tu les avance pour étaler une sorte de savoir...."

Ca n'apporte rien en terme de connaissances ? Ben moi, je ne les connaissais pas ces chiffres avant de les chercher. Du coup, je m'endormirais moins con ce soir.
Etaler une sorte de savoir ? Bien sûr. N'importe qui le trouve en 10 secs sur le net.

"il faut que tu me signale que je suis analphabète et que je ne connais pas la signification d'un mot que je viens d'écrire."

Tu as écris :"Ouais des chiffres sans contextes ! J'en rêve !". Moi, j'ai compris ça comme si tu me disait que ce que j'écrivais n'avait rien à voir avec le sujet. Si tu avais développé un peu plus ta pensée (comme tu viens de le faire), je n'aurais pas répondu ce que j'ai répondu.

David Civera 14/07/2011 16:34
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-0+

Tu as des liens dans le textes vers les communiqué et les papiers dans Advanced Materials et Nano letters

tyrgann 14/07/2011 16:36
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-0+

Merci, je ne les avais pas vu ;)

kira2deathnote 14/07/2011 18:47
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-0+

Je ne m'attendais pas à de tels chiffres pour le supercalculateur ( 8min30 pour 5 sec de comportement cérébral humain) je savais que notre cerveau est puissant mais je pensais pas à ce point

shooby 14/07/2011 18:53
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-0+

un vieux rêve de l'Homme presque à porté de mains

kira2deathnote 14/07/2011 18:54
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-0+

et dire que l'on utilise que 5%( ou 10% suivant la source) de notre cerveau :p XPDR

delphi_jb 14/07/2011 19:09
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-0+

kira2deathnote :
et dire que l'on utilise que 5%( ou 10% suivant la source) de notre cerveau XPDR


En même temps... ;)
tu utiliserai apparement presque tout ton cerveau suivant les cas en fait

anonymous 15/07/2011 00:20
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-0+

http://www.lefigaro.fr/sciences/20 [...] rones.html

Faut faire attention avec les idées reçues :)

Rorothermidor 15/07/2011 08:54
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-0+

L'article est intéressant, je parle bien évidemment du figaro sur les neurones. Pour ce qui concerne les neurones artificiels, il semble que ce ne soient que des éléments d'une théorie mais qu'on est encore loin de la mise en pratique.

En attendant, c'est un très grand pas en avant vers la naissance de l'IA et peut être même vers Skynet qui sait ? En attendant, il serait intéressant de voir les implications en matière de prothèses high tech commandées par un cerveau de ce genre. Je trouve ça prometteur pour peu qu'on n'en fasse pas n'importe quoi comme les militaires savent si bien le faire.

zelectron 15/07/2011 12:40
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-0+

moi, je suis rationnalo-irrationnel et stochasto-imprévisible: que faire pour que je sois (même partiellement) imité par une machine ?
post scriptum : et en prime, je suis habité par le doute (référence à Albert E.)

fitfat 15/07/2011 14:12
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-1+

zelectron>Poster le même message sur les news/topals répondant à certains mot clef est un comportement que les machines savent très bien reproduire, par exemple.

delphi_jb 15/07/2011 14:41
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-0+

Skynet: Je suis le seul a qui ça excite de devoir faire la guerre contre des entité AI ?

j'vais en parler a mon psy, ça doit pas être normale... :p

Rorothermidor 15/07/2011 19:31
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-0+

Si si JB Delphi, c'est super fun de devoir se battre pour sa survie contre les machines. Mais là on ne parle même plus de micro processeur, on s'approche du cerveau positronique si tu vois ce dont je parle... Peut être auront nous un Nestor classe 5 dans les chaumières d'ici 20 ans. ;)

delphi_jb 15/07/2011 21:45
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-0+

Rorothermidor :
Si si JB Delphi, c'est super fun de devoir se battre pour sa survie contre les machines. Mais là on ne parle même plus de micro processeur, on s'approche du cerveau positronique si tu vois ce dont je parle... Peut être auront nous un Nestor classe 5 dans les chaumières d'ici 20 ans.


Oui je vois ;) Je suis d'ailleurs un grand fan d'Asimov... son nom à d'ailleurs sa place dans cette discutions ^^

magellan 15/07/2011 22:57
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-1+

Je suis particulièrement étonné que personne ne se soit interrogé sur une application plus proche que celle du "cerveau positronique". En admettant que ces "neurones" artificiels soient opérationnels, on pourrait déjà envisager des cerveaux embryonnaires, comme celui d'un animal peu doté, ou, plus simplement encore, un "cerveau" d'insecte. Pourquoi? Pour en faire des machines pensantes voyons!

- Quoi de plus fiable qu'un robot au comportement quasi canin pour faire de l'exploration spatiale? Il pourrait aisément s'affranchir des problématiques de reliefs, s'adapter aisément aux conditions climatiques extraterrestres avec son instinct de pseudo survie.. etc etc.
- Quoi de plus pratique pour l'armée qu'un oiseau électronique pour faire de la surveillance?

Bon ok... faut pas qu'on intègre les fonctions "jouer à la baballe/léchage de testicules" pour le cabot, ou bien "aller bouffer du pain sur la place au lieu de surveiller" pour le piaf, mais l'idée est là.

masterjeje84 16/07/2011 01:49
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-0+

bientot data ca sera plus un personnage de fiction mais une realité,et personne ne se pose la question de savoir si ces cerveaux auront une ame ou pas?une capacité a differencier le bien du mal?vraiment ya personne ici qui se pose de questions...votre avenir se limite au bout de votre nez..

Rorothermidor 16/07/2011 08:39
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-1+

MAgellan est dans le vrai en ce qui concerne les implications militaires, pour le sauvetage aussi les implications sont nombreuses. On offre aux machine la possibilité d'évoluer de manière à s'adapter à son environnement. Un robot équipé d'un équipement de sauvetage peut tout à fait se rendre sur les lieux d'un séisme pour y retrouver d'éventuels survivants. Les implications sont très nombreuses. On peut parler aussi de prothèses avancées avec un implant neural qui permet de contrôler le membre factice, bien que je ne voies pas le moyen d'intégrer la chose et vu qu'on ignore encore tout ou presque sur le cerveau humain.
LEs implications de ce genre de trouvaille sont uniquement limitées par l'imagination, aussi je m'attend à voir à sa suite arriver tout un tas de jouets technologiques intelligents et adaptatifs.

cl355 16/07/2011 10:55
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-1+

Même un admettant que l'on ait actuellement un système équivalent à un cerveau d'insecte, voire même humain on est encore très loin de pouvoir avoir des robots capables de faire des choses un tant soit peu complexe dans un environnement difficile pour la simple raison qu'un être vivant n'est pas qu'un cerveau mais aussi une multitude de capteurs et une mécanique de haute précision
Il y a qu'à voir au Japon : même avec un pilotage à distance (donc intelligence humaine) on en est encore à envoyer des hommes dans un environnement hautement radioactif car les rares robots spécialisés que l'on ait mettraient 15 jours (et encore pour des taches simples et bien définie) là ou un homme met 5 min.
Evoluer dans un fluide (eau, air) est relativement simple car le milieu porteur est simple et homogène (en terme de déplacement physique) évoluer sur terre est une autre paire de manches (voire plusieurs paires suivant que le nombre de bras du robot :) )

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