COMMUNIQUE DE PRESSE NATIONAL | PARIS | 20 JANVIER 2010

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. L’étude est publiée le 22 janvier 2010 dans la revue Advanced
Functional Materials.

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 en fonction de la nature du signal 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, peut être
utilisé comme simple interrupteur (4) ; il peut alors transmettre ou non
un signal ; ou offrir de nombreuses fonctionnalités (amplification,
modulation, codage...).

L’innovation du NOMFET réside dans la combinaison originale d’un
transistor organique et de nanoparticules d’or. Ces nanoparticules
encapsulées, fixées dans le canal du transistor et recouvertes de
pentacène possèdent un effet mémoire 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 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. Les
calculateurs neuro-inspirés ainsi réalisés sont capables de fonctions
comparables à celles de notre cerveau.

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 d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie
(CNRS / Université Lille1 / Université de Valenciennes / Isen Recherche)
(2) Institut CEA LIST, dédié à la recherche technologique sur les systèmes
numériques
(3) La synapse désigne une zone de contact fonctionnelle qui s’établit
entre deux neurones, ou entre un neurone et une autre cellule. Elle assure
la conversion d’un potentiel d’action déclenché 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).

Contacts

Chercheur l Dominique Vuillaume l T 03 20 19 78 66 I

dominique.vuillaume@iemn.univ-lille1.fr

Presse CNRS l T 01 44 96 51 51 l

presse@cnrs-dir.fr

Références

An Organic Nanoparticle Transistor Behaving as a Biological Spiking
Synapse. Fabien Alibart, Stéphane Pleutin, David Guérin, Christophe
Novembre, Stéphane Lenfant, Kamal Lmimouni, Christian Gamrat et Dominique Vuillaume. Advanced Functional Materials. 22 janvier 2010.