Comportement synaptique capturé par la nouvelle conception de circuit Memristor

Depuis les années 1970, les ingénieurs en électronique savent qu'il existe quatre éléments constitutifs fondamentaux des circuits électroniques : les résistances, les condensateurs, les inductances et les memristors (essentiellement des résistances variables avec mémoire). Les Memristors, cependant, avaient un air de mythologie à leur sujet jusqu'à l'année dernière lorsqu'un groupe de chercheurs de HP Labs en Californie a annoncé qu'ils les avaient découverts pour la première fois.

Depuis lors, de nombreux autres ont affirmé avoir joué avec la mémoire au fil des ans (bien qu'aucun ne semble avoir remarqué ce qu'ils faisaient jusqu'à présent). En fait, il s'avère que les synapses entre neurones se comportent exactement comme des memristors. Cela soulève la possibilité que les memristors puissent être connectés ensemble d'une manière qui imite vraiment le câblage du cerveau humain.

L'une des caractéristiques déterminantes des connexions entre les neurones est qu'elles deviennent plus fortes lorsque les neurones se déclenchent ensemble ; d'où l'expression neurones qui s'activent ensemble, se connectent ensemble, un phénomène également connu sous le nom d'apprentissage hebbien. Diverses expériences ont montré que cet effet est le plus prononcé au début du processus d'apprentissage, lorsque l'augmentation de la force de connexion est la plus importante. L'apprentissage ultérieur ne fait que renforcer les liens

C'est quelque peu en contradiction avec le comportement réel des memristors, disent Farnood Merrikh-Bayat et Saeed Bagheri à l'Université de Téhéran en Iran. Ils disent que dans un seul memristor connectant deux neurones, la memristance diminue lorsqu'une tension est appliquée, ce qui augmente le courant, ce qui à son tour fait chuter davantage la memristance, dans une sorte d'effet de rétroaction positif.

Une mémoire inférieure permet à plus de courant de circuler, ce qui augmente certainement la force de la connexion comme prévu, mais il y a un problème. L'effet de rétroaction positif signifie que les signaux ultérieurs ont un effet plus important sur la connexion que les premiers, ce qui est à l'opposé de la façon dont les vrais neurones se connectent, où les signaux antérieurs ont l'effet le plus fort.

Merrikh-Bayat et Bagheri ont une solution simple : utiliser deux memristors en série. Choisir soigneusement leur mémoire leur permet de reproduire plus ou moins exactement le renforcement des synapses de type Hebbian.

Cela peut s'avérer utile. Les premières puces neuromorphiques à utiliser la mémristance pour imiter le comportement synaptique sont déjà en cours de construction. Un petit changement dans leur conception peut faire une différence significative.

Réf : arxiv.org/abs/1008.3450 : Goulot d'étranglement de l'utilisation d'un seul Memristor comme synapse et de sa solution

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