Une informatique économe en énergie inspirée par la nature
Les systèmes vivants utilisent des réseaux de réaction complexes pour traiter de grandes quantités d’informations sur leur environnement. On peut citer comme exemples les réseaux de signalisation dans les cellules immunitaires et la détection du quorum chez les bactéries. «Si nous pouvions capturer les propriétés de ces réseaux dans des matériaux synthétiques ressemblant à la vie, nous pourrions construire des systèmes de traitement de l’information moléculaire très différents des ordinateurs que nous connaissons aujourd’hui», explique Wilhelm Huck(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeur à l’Université Radboud de Nimègue(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Avec le soutien du projet Life-Inspired financé par l’UE, Wilhelm Huck a entrepris de faire exactement cela.
De la concurrence aux réseaux complexes
Utilisant le calcul par réservoir in chemico, le projet soutenu par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) visait à exploiter la dynamique et les non-linéarités inhérentes aux réactions chimiques. «Nous avons démontré comment il est possible de tirer parti de la concurrence entre les molécules pour une ressource partagée, en l’occurrence une enzyme, afin de construire des réseaux complexes adaptés à l’informatique par réservoir in chemico», note Wilhelm Huck. L’informatique par réservoir est un cadre informatique qui utilise un système dynamique à haute dimension (le réservoir) pour traiter les signaux d’entrée. S’inspirant de cette dernière, l’informatique par réservoir in chemico utilise des réseaux de réactions chimiques comme «réservoir» pour effectuer des calculs.
Vers des systèmes informatiques plus économes en énergie
En tirant parti de la dynamique et de la complexité inhérentes aux réactions chimiques pour traiter l’information, le projet a permis d’identifier une voie potentielle vers des systèmes informatiques plus efficaces sur le plan énergétique. «L’informatique numérique, en particulier lorsqu’elle est utilisée pour former des modèles d’intelligence artificielle, consomme d’énormes quantités d’énergie», explique Wilhelm Huck. «Notre objectif était de voir si nous pouvions développer des paradigmes informatiques alternatifs plus efficaces sur le plan énergétique.» Outre ses travaux sur l’informatique à haut rendement énergétique, le projet s’est également penché sur l’utilisation de ce type d’informatique comme moyen d’obtenir de nouvelles connaissances sur les processus biologiques. «Notre approche moléculaire de l’informatique pourrait nous aider à mieux comprendre comment les cellules vivantes traitent l’information", ajoute Wilhelm Huck. «À long terme, cela pourrait nous éclairer sur la façon dont les maladies interfèrent avec la capacité d’un système vivant à traiter l’information.» Le projet a également exploré la manière dont l’informatique chimique pourrait être utilisée pour développer de nouveaux types de capteurs.
Interaction avec les systèmes électroniques et vivants
Avec l’aide de doctorants et de post-doctorants, le projet Life-Inspired a transformé une idée simple en un ordinateur et un capteur de réservoir plutôt impressionnants. «J’espère que notre travail servira de point de départ à d’autres chercheurs pour construire des réseaux de compétition et utiliser ces systèmes chimiques comme des ordinateurs réservoirs afin de trouver de nouveaux moyens d’interagir avec les systèmes électroniques et vivants», conclut Wilhelm Huck. Dans le but d’élargir la portée et la puissance de calcul des systèmes développés dans le cadre du projet Life-Inspired, Wilhelm Huck demande actuellement un financement supplémentaire. Il met également la dernière main à un document présentant certains des résultats du projet.
