L'ordinateur qui stocke et traite les informations en même temps

Le cerveau humain est une machine informatique extraordinaire. Personne ne comprend exactement comment cela fonctionne, mais une partie de l'astuce réside dans la capacité de stocker et de traiter des informations en même temps.

C'est tout à fait différent des ordinateurs conventionnels qui stockent des informations dans une mémoire vive ou sur un disque dur et les transfèrent selon les besoins vers une unité centrale de traitement.

Le temps et l'énergie que tout cela prend est ce qui limite en fin de compte les performances informatiques conventionnelles, le soi-disant goulot d'étranglement de von Neumann. Essentiellement, c'est cela qui empêche les ordinateurs conventionnels d'approcher les performances des ordinateurs biologiques.

Tout cela est peut-être sur le point de changer. Aujourd'hui, Max Di Ventra de l'Université de Californie, San Diego et Yuriy Pershin de l'Université de Caroline du Sud, Columbia, décrivent une forme émergente de calcul appelée memcomputing basée sur la découverte récente de composants électroniques à l'échelle nanométrique qui stockent et traitent l'information au en même temps.

Au cœur de cette nouvelle forme de calcul se trouvent le memristor, le memcapacitor et le meminductor, des composants électroniques fondamentaux qui stockent des informations tout en fonctionnant respectivement comme des résistances, des condensateurs et des inductances.

Ces appareils ont été prédits théoriquement dans les années 1970 mais n'ont été fabriqués que pour la première fois en 2008, ce sont donc de nouveaux enfants sur le bloc électronique.

Les physiciens ont immédiatement reconnu la capacité de soi-disant memelements à imiter l'informatique biologique et divers groupes ont conçu et construit des puces pour exploiter cette idée, ici par exemple.

Mais les propriétés des éléments qui les rendent si bons en informatique biologique ont été difficiles à cerner. C'est là qu'interviennent Di Ventra et Pershin. Ces gars-là ont distillé les propriétés essentielles qui devraient permettre aux souvenirs d'égaler les performances du cerveau.

Ils disent que ces propriétés incluent la capacité de stocker des informations sur de longues périodes ; la capacité d'agir collectivement pour que l'état d'un dispositif mem dans son ensemble dépende de l'état de tous ses éléments ; une robustesse contre le bruit et les petites imperfections ; etc.

Le plus important, cependant, est peut-être la capacité de stocker et de traiter des informations en même temps, une propriété totalement étrangère au monde informatique conventionnel.

Il s'agit d'une approche intéressante qui tente de cristalliser la meilleure façon d'aborder memcomputing. Et il a un potentiel énorme. Les memcapacitors et meminductors ne consomment pratiquement pas d'énergie et devraient donc permettre des applications à très basse énergie. Cela devrait leur permettre d'aborder pour la première fois l'efficacité énergétique des systèmes naturels.

Une étape importante dans ce domaine serait la démonstration d'un appareil informatique doté de capacités de calcul et d'une consommation d'énergie comparables (ou supérieures à) celles du cerveau humain, déclarent Di Ventra et Pershin.

Un facteur important dans tout cela est que le comportement mem est une propriété naturelle des systèmes à l'échelle nanométrique. C'est pourquoi la découverte expérimentale des souvenirs a pris si longtemps après la prédiction théorique - il a fallu attendre que les physiciens aient développé la capacité de fabriquer des composants aussi petits.

Et avec des composants électroniques de plus en plus petits, les fabricants de puces vont devoir gérer eux-mêmes ces nouvelles propriétés comme une évidence.

Cela offrira toutes sortes de nouvelles opportunités. Les systèmes biologiques, tels que les neurones, fonctionnent naturellement à cette échelle et doivent donc être ou avoir des souvenirs. Ce n'est pas perdu pour Di Ventra et Perhsin : toutes ces caractéristiques sont incroyablement similaires à celles rencontrées dans le domaine biologique, offrant ainsi de nouvelles opportunités pour le calcul d'inspiration biologique.

Une région à surveiller.

Réf : arxiv.org/abs/1211.4487 : Memcomputing : un paradigme informatique pour stocker et traiter des informations sur le même
Plate-forme physique

cacher