Physicien de l'Université technique de Kaiserslautern reçoit un financement européen de plusieurs millions pour la construction d'un cerveau artificiel

Professeur junior Dr. Philipp Pirro de la TU Kaiserslautern. (Photo : TUK/view) / Professeur junior Dr. Philipp Pirro (Photo : TUK/view)

Le cerveau, avec ses environ 100 milliards de neurones, traite les impressions sensorielles en quelques fractions de seconde. Les cellules sont étroitement reliées par des synapses. La recherche s'inspire du cerveau pour concevoir des ordinateurs neuromorphes. Cependant, les connexions complexes nécessaires à ces systèmes rencontrent des limites avec le matériel courant. Changer cela est l'objectif d'un nouveau projet : les informations doivent être transmises à l'aide de magnons, les particules quantiques des ondes de spin. Le professeur junior Dr. Philipp Pirro de l'Université technique de Kaiserslautern sera distingué par le Conseil européen de la recherche (ERC) avec une bourse de départ ERC de 1,5 million d'euros pour cinq ans.

Le cerveau humain est extrêmement complexe : les informations sont transmises via des synapses entre les neurones. La recherche s'est inspirée du cerveau pour construire des ordinateurs très efficaces, appelés ordinateurs neuromorphes. Ici aussi, des neurones artificiels sont fortement interconnectés via des synapses artificielles. À l'avenir, ces ordinateurs devraient accélérer considérablement le traitement des données, ce qui est important par exemple pour la conduite autonome ou la reconnaissance de motifs dans des bases de données complexes.

Pour que ce système fonctionne sans problème, la conception technique de la connexion synaptique est cruciale. « Elles sont très complexes, il est donc difficile de les réaliser avec des circuits électroniques classiques », explique le professeur junior Dr. Philipp Pirro, qui étudie le magnétisme à l'UTK.

L'équipe du physicien de Kaiserslautern travaille à surmonter ce problème. Elle mise sur les ondes de spin, les excitations collectives des spins dans un matériau magnétique. Le spin est le moment cinétique intrinsèque d'une particule quantique, comme un électron ou un proton. Il constitue la base des phénomènes magnétiques.

Les ondes de spin sont intéressantes pour leur application car leurs particules quantiques, les magnons, peuvent transporter plus d'informations que les électrons tout en consommant beaucoup moins d'énergie.

Dans le cadre du projet soutenu par l'ERC, « CoSpiN – Réseaux spintroniques cohérents pour l'informatique neuromorphe », les ondes de spin seront utilisées pour permettre la connexion et la transmission d'informations. « Le principe est similaire à la communication à large bande, où les informations sont transmises via des ondes lumineuses. Nous voulons utiliser des ondes de spin capables de transporter des informations à différentes fréquences », explique Pirro. « Elles agissent comme des synapses. » Les oscillateurs nanométriques serviront de neurones artificiels. Ce sont de minuscules générateurs de vibrations qui émettent des ondes de spin.

L'objectif est de développer des composants physiques pour un réseau spintroniquement innovant à l'échelle nanométrique. « Nous voulons poser les bases d'un cerveau artificiel aussi proche que possible du modèle naturel », indique le physicien de Kaiserslautern. Une telle technologie permettrait à l'avenir de réaliser des ordinateurs plus rapides et plus puissants.

Les travaux se dérouleront dans le nouveau bâtiment de recherche LASE (Laboratoire pour l'ingénierie avancée du spin) sur le campus de l'UTK. La recherche de Pirro s'inscrit dans le cadre du profil de recherche OPTIMAS (Optique et sciences des matériaux), financé par le Land, ainsi que dans le cadre du programme de recherche spéciale (SFB/TRR 173) « Spin+X – Spin dans son environnement collectif », financé par la Deutsche Forschungsgemeinschaft (Fondation allemande pour la recherche).

Questions répondues par :
Professeur junior Dr. Philipp Pirro
Département de magnétisme / TU Kaiserslautern
Tél. : 0631 205 4092
E-mail : ppirro[at]rhrk.uni-kl.de