En partenariat avec des chercheurs de l'Université de Cornell, le groupe d'informatique neuromorphique d'Intel a construit un algorithme mathématique qui imite les systèmes olfactifs observés chez les mammifères et qui sont responsables de l'apprentissage et de l'identification des odeurs. L'algorithme a ensuite été mis en œuvre sur la puce de calcul neuromorphique Loihi d'Intel, un système lourd de 14 nm, 130 000 "neurones", 13 millions de "synapses", et qui est basé sur la conception du cerveau.
D'où le terme "neuromorphique", qui désigne l'acte d'essayer de faire penser et traiter l'information par les ordinateurs comme des cerveaux biologiques. Comme le dit Mike Davies, directeur du laboratoire d'informatique neuromorphique chez Intel, l'informatique neuromorphique « prend le processus réel des cerveaux et le met dans le silicium ».
L'équipe d'Intel a commencé à étudier ce qui se passe dans les cerveaux des mammifères lorsqu'ils sentent et, comme on pouvait s'en douter, il se passe beaucoup de choses. Environ 450 types différents de récepteurs olfactifs se trouvent dans notre nez, et ils peuvent être activés par des molécules d'odeur en suspension dans l'air pour envoyer des signaux au cerveau, où des impulsions électriques au sein d'un groupe de neurones connectés génèrent la sensation d'une odeur particulière.
De plus, notre cerveau peut stocker les expériences passées en matière d'odeurs, ainsi que les références croisées de différentes odeurs, afin de traiter constamment de nouvelles informations et de s'assurer que nous distinguons des milliards d'odeurs différentes.
Bien entendu, Intel est encore loin d'avoir reproduit sur une puce l'ensemble du système olfactif du cerveau. Sur la base des mêmes principes, l'équipe de calcul neuromorphique de la société a plutôt commencé à construire un algorithme capable d'identifier efficacement dix odeurs différentes.
Pour ce faire, les chercheurs ont enregistré la réponse de 72 capteurs chimiques installés dans une soufflerie, alors qu'ils faisaient circuler dix odeurs différentes – dont le méthane, l'ammoniac ou l'acétone – dans le tunnel. L'ensemble des données a ensuite été transmis à la puce de Loihi, qui a pu dessiner des représentations neuronales de chacune de ces odeurs, tout comme le cerveau attribue des odeurs à des schémas spécifiques de signaux électriques.
« Mes amis de Cornell étudient le système olfactif biologique des animaux et mesurent l'activité électrique de leur cerveau lorsqu'ils sentent des odeurs. Sur la base de ces schémas de circuit et de ces impulsions électriques, nous avons dérivé un ensemble d'algorithmes et les avons configurés sur du silicium, en particulier nos puces de test Loihi », explique Nabil Imam, chercheur principal dans les groupes de calcul neuromorphique d'Intel.
Le Loihi, la première puce de calcul neuromorphique d'Intel, a été dévoilée en 2017 et présentée par la société comme la prochaine génération d'IA, capable d'appliquer les principes de calcul trouvés dans les cerveaux biologiques aux architectures informatiques.
Avec à peu près le même nombre de neurones que dans le cerveau d'une taupe, Loihi est capable d'apprendre toute seule grâce à un nouveau type de réseau neuronal appelé « réseau neuronal à pointes ».
Le système de la puce, qui utilise des modèles de neurones biologiquement réalistes, peut traiter des données sensorielles du monde réel pour comprendre, dans une certaine mesure, son environnement. En conséquence, non seulement Loihi était capable d'apprendre et d'identifier les odeurs qui lui étaient présentées, mais elle a montré qu'elle pouvait sentir correctement, même en cas d'interférence de fond.
La capacité de la puce à identifier les odeurs sur la base de modèles définis par des capteurs serait un progrès significatif par rapport aux technologies existantes, comme les détecteurs de fumée ou de monoxyde de carbone, qui ne réagissent qu'à certaines molécules de l'air, sans les catégoriser. Nabil Imam a mentionné des applications potentielles de cette technologie dans la surveillance : équiper des robots du système de nez électronique d'Intel pourrait permettre une détection plus rapide des matières dangereuses, par exemple ; ou bien cela pourrait aider à identifier les substances dangereuses dans les lignes de sécurité des aéroports.
Intel semble cependant particulièrement dévoué à l'avancement de l'informatique neuromorphique. L'année dernière, la société a annoncé qu'un système neuromorphique de 8 millions de neurones, composé de 64 puces de recherche Loihi, serait mis à la disposition de la communauté des chercheurs. Baptisé "Pohoiki Beach", ce système a été lancé pour permettre aux scientifiques de développer leurs algorithmes inspirés des neurones.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
