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Posté par Michel le Samedi 23/01/2010 à 00:00
NOMFET: un transistor organique ouvre la voie à de nouvelles générations de calculateurs neuro-inspirés
Pour la première fois, des chercheurs du CNRS (1) et du CEA (2) ont mis au point un transistor mimant à lui seul les fonctionnalités principales d'une synapse (3). Ce transistor organique réalisé à base de pentacène (4) et de nanoparticules d'or, nommé NOMFET (Nanoparticle-Organic Memory transistor), ouvre la voie à de nouvelles générations de calculateurs neuro-inspirés, capables de répondre de façon similaire au système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, du cerveau, de la moelle épinière, etc. Il coordonne les mouvements musculaires, contrôle le fonctionnement des organes, véhicule les informations...). L'étude est publiée le 22 janvier 2010 dans la revue Advanced Functional Materials.


Modèle de fluctuation de la période en mode transitoire du NOMFET suivant différentes valeurs du train d'impulsion
en entrée (0.05 Hz - 3 Hz).

Dans le développement de nouvelles stratégies pour le traitement de l'information, une approche consiste à mimer le fonctionnement des systèmes biologiques, tels que les réseaux de neurones, pour réaliser des circuits électroniques aux capacités nouvelles. Dans le système nerveux, la synapse est la jonction entre deux neurones. Elle permet la transmission des messages électriques d'un neurone à l'autre et l'adaptation du message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux d’information transmis dans la communication d’un message par un canal de communication,...) en fonction de la nature du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux...) entrant (plasticité). Par exemple, si la synapse reçoit des pulsions très rapprochées de signaux entrants, elle transmettra un potentiel d'action plus intense. Inversement, si les pulsions sont distantes, ce dernier sera plus faible.

C'est cette plasticité que les chercheurs ont réussi à mimer avec le transistor NOMFET.

Le transistor, élément de base d'un circuit électronique (Un circuit électronique est un ensemble de composants électroniques interconnectés sur un circuit imprimé dans le but de remplir une fonction. C'est pour cela qu'un circuit...), peut être utilisé comme simple interrupteur (Un interrupteur (dérivé de rupture) est un dispositif ou organe, physique ou virtuel, permettant d'interrompre ou d'autoriser le passage d'un flux. Il ne faut pas confondre l'interrupteur qui permet d'éteindre ou d'allumer un...) – il peut alors transmettre ou non un signal – ou offrir de nombreuses fonctionnalités (amplification, modulation, codage (De façon générale un codage permet de passer d'une représentation des données vers une autre.)...).

L'innovation du NOMFET réside dans la combinaison (Une combinaison peut être :) originale d'un transistor organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) et de nanoparticules d'or. Ces nanoparticules encapsulées, fixées dans le canal du transistor et recouvertes de pentacène possèdent un effet mémoire (L'effet mémoire est un phénomène physico-chimique affectant les performances des accumulateurs électriques.) leur permettant de mimer le fonctionnement d'une synapse lors de la transmission des potentiels d'action entre deux neurones. Cette propriété confère ainsi au composant électronique (Un composant électronique est un élément destiné à être assemblé avec d'autres afin de réaliser une ou plusieurs fonctions électroniques. Les composants forment de très nombreux types et catégories, il répondent à divers...) la capacité d'évoluer en fonction du système dans lequel il est placé. La performance est à comparer aux sept transistors CMOS (a minima) nécessaires jusqu'alors pour mimer cette plasticité.
Les dispositifs réalisés ont été optimisés jusqu'à des tailles nanométriques afin de pouvoir les intégrer à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une...). Les calculateurs neuro-inspirés ainsi réalisés sont capables de fonctions comparables à celles de notre cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses...).

Contrairement aux calculateurs en silicium utilisés en abondance dans les ordinateurs pour le calcul intensif, les calculateurs neuro-inspirés peuvent résoudre des problématiques beaucoup plus complexes comme la reconnaissance visuelle.


Notes:

(1) Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l'ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures, de dispositifs et de systèmes...) (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) Lille1 / Université de Valenciennes / Isen Recherche).
(2) Institut CEA LIST, dédié à la recherche technologique (La recherche technologique constitue la suite de la recherche scientifique, afin de valoriser dans l'industrie les découvertes scientifiques.) sur les systèmes numériques.
(3) La synapse désigne une zone de contact fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en...) qui s'établit entre deux neurones, ou entre un neurone et une autre cellule. Elle assure la conversion d'un potentiel d'action déclenché (Un déclenché (ou tonneau déclenché) est une figure de voltige aérienne.) dans le neurone précédant la cellule qui transmet ce signal pour exercer une fonction.
(4) Composé chimique (C22H14) de la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques, formé de cinq noyaux benzéniques fusionnés linéairement. Sa structure conjuguée étendue et sa structure cristalline en font un bon semi-conducteur organique, de type p (donneur d'électrons).


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Source: CNRS
Illustration: AFM, O. Bichler & al.