Des chercheurs de l'Université du Massachusetts Amherst ont développé un neurone artificiel utilisant des nanofils protéiques de bactéries productrices d'électricité, fonctionnant à seulement 0,1 volt pour imiter les cellules cérébrales naturelles. Cette avancée permet une communication directe avec les systèmes biologiques et promet une informatique économe en énergie. L'innovation pourrait transformer l'électronique portable et les ordinateurs bio-inspirés.
Des ingénieurs de l'Université du Massachusetts Amherst ont conçu un neurone artificiel qui reproduit l'activité électrique des cellules cérébrales naturelles, alimenté par des nanofils protéiques dérivés de la bactérie Geobacter sulfurreducens. Publié dans Nature Communications le 13 octobre 2025, l'étude met en lumière comment cet appareil fonctionne à seulement 0,1 volt—correspondant à la tension des neurones humains—par rapport aux versions artificielles précédentes qui nécessitaient dix fois plus de tension et cent fois plus de puissance.
Le cerveau humain traite d'immenses quantités de données avec une efficacité remarquable, utilisant environ 20 watts pour des tâches comme l'écriture d'une histoire, tandis que les grands modèles de langage comme ChatGPT peuvent exiger plus d'un mégawatt pour des opérations similaires. « Notre cerveau traite une quantité énorme de données », a déclaré Shuai Fu, étudiant de troisième cycle en ingénierie électrique et informatique à l'UMass Amherst et auteur principal de l'étude. « Mais sa consommation d'énergie est très, très faible, surtout par rapport à l'électricité nécessaire pour faire fonctionner un grand modèle de langage comme ChatGPT. »
Ce design à basse tension surmonte une barrière clé dans l'informatique neuromorphique, permettant une intégration fluide avec les tissus vivants sans besoin d'amplificateurs gourmands en énergie. « Le nôtre enregistre seulement 0,1 volt, ce qui est à peu près le même que les neurones dans nos corps », a noté Jun Yao, professeur associé d'ingénierie électrique et informatique et auteur principal. Les tentatives précédentes ont échoué à se connecter directement aux neurones biologiques en raison de leur sensibilité aux tensions plus élevées.
Les applications potentielles incluent des ordinateurs bio-inspirés qui fonctionnent comme des systèmes vivants et des appareils portables avancés. Par exemple, des capteurs pourraient fonctionner avec de l'énergie générée par la sueur ou récolter de l'électricité dans l'air, éliminant les étapes d'amplification qui augmentent la complexité et la consommation d'énergie. La recherche s'appuie sur des travaux antérieurs de l'équipe de Yao, qui a produit des dispositifs efficaces comme des biofilms alimentés par la sueur et un « nez électronique » pour la détection de maladies.
Le financement provient de l'Army Research Office, de la National Science Foundation des États-Unis, des National Institutes of Health et de la Alfred P. Sloan Foundation.