Un « memristor » (memory-resistor) est un composant électronique possédant une résistance variable, dont la valeur dépend de l'histoire du courant qui le traverse. Cette résistance augmente ou diminue suivant le sens du courant.
De tels composants intéressent l'intelligence artificielle car ils permettent de mimer le fonctionnement d'une synapse – la fonction d'une synapse étant de renforcer ou diminuer la connexion entre deux neurones, suivant le sens du courant qui la traverse (potentiel inhibiteur ou excitateur).
Les propriétés des memristors permettent en effet de réaliser des fonctions analogiques d'addition et de multiplication utilisées intensivement dans les circuits neuromorphiques. Cette approche analogique, fondée sur des lois bien connues en électricité comme la loi d'Ohm, offre l'avantage de réduire considérablement la consommation électrique des circuits par rapport à l'intelligence artificielle actuelle qui fonctionne en digital.
Des chercheurs du CEA-Irig se sont donc attachés à développer un composant spintronique de type memristor, dont l'état varie de façon monotone avec les signaux qu'il reçoit, positivement ou négativement. Ce memristor s'inspire des jonctions tunnel présentes dans les mémoires magnétiques MRAM (Magnetic Random Access Memory).
Les jonctions tunnels sont constituées de deux couches magnétiques séparées par une fine couche isolante que le courant électrique traverse par effet tunnel. La résistance de la jonction dépend de l'orientation relative des aimantations des deux couches magnétiques. L'une d'elles a une aimantation fixe (couche de référence) alors que l'aimantation de l'autre couche (dite de stockage) peut changer d'orientation sous l'effet d'un champ ou d'un courant. Dans les MRAM, l'information est codée de façon binaire de sorte que ces dispositifs sont conçus avec seulement deux configurations magnétiques stables, parallèle (représentant un « 0 » logique) et antiparallèle ( « 1 »).
Il en va tout autrement pour mimer une synapse. Dans le memristor imaginé et réalisé par les chercheurs, l'aimantation de la couche de stockage peut prendre toutes les orientations possibles dans le plan des couches, ce qui autorise un continuum de valeurs possibles de la résistance. De plus, ces valeurs peuvent être sélectionnées par le sens du courant électrique traversant la jonction, de la même manière qu'un potentiel excitateur ou inhibiteur affecte l'état d'une connexion synaptique.
Une première étape a ainsi été franchie avec succès par les chercheurs de l'Irig qui espèrent développer un circuit neuromorphique rapide et économe en énergie.
Ces travaux ont été conduits dans le cadre d'une ERC advanced grant (MAGICAL).