Des ingénieurs du MIT transforment la chaleur résiduelle en puissance de calcul grâce à de nouvelles structures en silicium

Les ingénieurs du MIT ont transformé une nuisance électronique courante - la chaleur perdue - en une ressource informatique. Dans une étude publiée dans la revue Physical Review Applied, des chercheurs ont mis en évidence des structures microscopiques en silicium capables d'effectuer des calculs mathématiques en utilisant la chaleur au lieu de l'électricité.

L'équipe de recherche, composée de Caio Silva, étudiant de premier cycle, et de Giuseppe Romano, chercheur, a utilisé une technique appelée conception inverse pour créer ces structures. En introduisant les fonctionnalités souhaitées dans un système logiciel, les algorithmes ont généré des géométries de silicium complexes, remplies de pores, de la taille d'une particule de poussière. Ces structures guident le flux de chaleur pour effectuer la multiplication vectorielle de la matrice - la mathématique fondamentale derrière les modèles d'apprentissage automatique tels que les grands modèles de langage (LLM) - avec une précision de plus de 99 % dans les simulations.

La plupart du temps, lorsque vous effectuez des calculs dans un appareil électronique, la chaleur est le produit résiduel. Vous souhaitez souvent vous débarrasser d'un maximum de chaleur. Mais ici, nous avons adopté l'approche inverse en utilisant la chaleur comme une forme d'information et en montrant qu'il est possible de calculer avec la chaleur. - Caio Silva, auteur principal de l'article.

Pour surmonter la limitation physique selon laquelle la chaleur ne circule que du chaud vers le froid, l'équipe a divisé les matrices cibles en composantes positives et négatives, en les traitant dans des structures distinctes. Elle a également ajusté l'épaisseur du silicium pour contrôler plus précisément la conduction de la chaleur.

Si la technologie se heurte à des obstacles concernant la bande passante et la mise à l'échelle pour les tâches complexes d'apprentissage en profondeur, elle présente un potentiel immédiat en matière de gestion thermique. Les structures pourraient détecter de manière autonome une surchauffe ou des gradients de température dans l'électronique sans nécessiter d'alimentation externe ou de capteurs numériques. L'équipe cherche maintenant à développer des structures programmables capables d'effectuer des opérations séquentielles.