Une nouvelle approche pour réaliser un traitement informatique sans fil en mémoire parallèle.

1er juin 2023 feature

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par Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Les technologies avancées de communication, telles que le réseau mobile de cinquième génération (5G) et l'internet des objets (IdO), peuvent grandement bénéficier de dispositifs capables de prendre en charge les communications sans fil tout en consommant une quantité minimale d'énergie. Comme la plupart des dispositifs existants ont des composants séparés pour effectuer des calculs et transmettre des données, réduire leur consommation d'énergie peut être difficile.

Des chercheurs de l'Université de Nankin, de l'Université du Sud-Est et des laboratoires Purple Mountain en Chine ont récemment mis au point un schéma de calcul sans fil en mémoire parallèle qui effectue les calculs et la transmission sans fil simultanément sur le même matériel. Cette conception, présentée dans Nature Electronics, est basée sur l'utilisation de matrices croisées mermristives, des structures en forme de grille contenant des memristors, des composants électriques qui peuvent à la fois traiter et stocker des données.

"Dans l'un de nos travaux précédents publié dans Nature Nanotechnology, nous avons proposé la réalisation de calcul en mémoire massivement parallèle en utilisant la représentation de données en temps continu dans une matrice croisée nanométrique", a déclaré Shi-Jun Liang, l'un des chercheurs ayant réalisé l'étude récente , a déclaré à Tech Xplore.

"Dans ce document précédent, nous avons démontré que les signaux analogiques traités peuvent être transmis via un module RF. Inspirés par nos découvertes, nous avons commencé à réfléchir à la possibilité d'exploiter le calcul en mémoire basé sur la matrice croisée méristive pour réaliser une transmission de données numériques parallèle de manière à consommer ultrabasse énergie, ce qui est souhaitable pour l'internet des objets intelligent ou d'autres appareils de calcul sur le bord".

L'approche de calcul sans fil en mémoire introduite par Liang, Feng Miao et leurs collègues utilise les capacités de calcul en mémoire analogique des memristors pour traiter également les signaux sans fil analogiques qui sont émis ou reçus par un dispositif. Cela pourrait grandement améliorer l'efficacité énergétique des dispositifs, lissant la séparation nette entre le domaine numérique et analogique qui caractérise la plupart des conceptions de technologie actuelles.

"Les caractéristiques uniques de ce paradigme de calcul sont que les signaux sans fil portant des informations peuvent être traités (par exemple, modulés ou démodulés) dans le chemin de la transmission de données en temps réel et en consommant une faible quantité de puissance", explique Liang. "Premièrement, cette approche peut réduire la demande de convertisseur analogique-numérique (CAN) utilisé dans les systèmes de communication sans fil et augmenter considérablement l'efficacité énergétique de la communication numérique sans fil en temps réel. Notre étude identifie également un scenario d'application prometteur pour les dispositifs à memristor, dont l'application pratique a été limitée par le bruit associé à la variation de l'état de conduction".

Les chercheurs ont créé un système prototype basé sur leur conception proposée, puis évalué ses performances dans une série de tests. Ils ont constaté qu'il transmet un flux binaire de 480 bits avec un taux d'erreur de bit très prometteur de 0/480. De plus, leur dispositif consomme sensiblement (c'est-à-dire environ deux ordres de grandeur) moins d'énergie que les dispositifs classiques basés sur des convertisseurs numérique-analogique et analogique-numérique.

À l'avenir, l'approche de calcul sans fil en mémoire parallèle introduite par Liang, Miao et leurs collègues pourrait permettre le développement d'électroniques consommant moins d'énergie et mieux équipées pour répondre aux demandes de calcul élevées. Bien que l'équipe ait jusqu'à présent testé sa conception pour créer des électroniques, elle pourrait également être potentiellement appliquée à des dispositifs de communication sans fil acoustiques et optiques.

"L'utilisation de dispositifs à memristor dans la communication sans fil, où le calcul précis n'est pas requis, offre une grande opportunité pour la technologie de calcul en mémoire analogique" a ajouté Miao. "Dans un proche avenir, nous prévoyons de travailler sur l'intégration à grande échelle de la matrice croisée méristive dans le système de communication sans fil et de le pousser vers une application réelle".

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