Julie Grollier, lauréate ERC du CNRS, nous présente son projet bioSPINspired

Le projet bioSPINspired

 

Le cerveau source d'inspiration

Le but du projet bioSPINspired est d’imiter les neurones du cerveau avec de minuscules oscillateurs magnétiques. Nous pouvons en effet voir le cerveau comme un gigantesque orchestre, qui produit ses propres rythmes. Les musiciens sont alors les centaines de milliards de neurones, qui interagissent entre eux. Tous ces neurones musiciens vibrent différemment en fonction des signaux qu’ils reçoivent des autres neurones, contribuant ainsi à la très complexe mélodie finale. C’est pour cela que l’on décrit souvent les neurones comme des oscillateurs. Les oscillateurs magnétiques étudiés ici sont de taille nanométrique, ils vibrent très rapidement et peuvent être réalisés par millions sur du silicium. Le projet de Julie GROLLIER cherche à les faire interagir entre eux grâce aux signaux électriques et aux champs magnétiques qu’ils émettent. bioSPINspired va étudier comment ces réseaux d’oscillateurs peuvent créer des mélodies hyperfréquences. Et surtout, le projet va s’inspirer du cerveau pour montrer qu’il est possible de traiter de l’information et de calculer en modulant les rythmes générés par ces assemblées d’oscillateurs magnétiques émulant en plus rapide le chant des neurones.  

L’innovation et la pluridisciplinarité au cœur du projet bioSPINspired

L’idée d’utiliser les vibrations d’oscillateurs magnétiques couplés pour réaliser du calcul inspiré du cerveau est totalement innovante. Habituellement ces oscillateurs isolés sont plutôt utilisés comme émetteurs radios. Le projet est ainsi interdisciplinaire, à l’interface entre la physique, l’électronique et les neurosciences.

Un projet ambitieux avec de nombreuses applications en perspective

Le cerveau réalise des tâches extraordinaires, comme par exemple la reconnaissance d’une personne partiellement occultée dans une foule. Ces calculs, il les accomplit de façon quasi-instantanée avec une très faible consommation d’énergie. Un ordinateur classique consommerait mille fois plus d’énergie et serait beaucoup plus lent. Ces travaux vont donner les bases pour réaliser des puces électroniques capables de reconnaitre des motifs dans des flux de données du monde réel, de les classer de façon ultra-rapide et avec une très faible consommation en énergie. Les applications sont par exemple dans le domaine de la robotique, des véhicules autonomes et de la médecine.

 

Interview de Julie Grollier, coordinatrice du projet bioSPINspired

 

Pourriez-vous nous présenter votre parcours de chercheuse et votre activité de recherche ?

 

J’ai une double formation d’ingénieur et de physicienne. Depuis ma thèse au laboratoire CNRS/Thales j’étudie la physique des oscillateurs magnétiques nanométriques. En 2009, des chercheurs aux Etats-Unis ont réalisé des composants électroniques qui imitent certaines fonctions des synapses biologiques. Ces travaux m’ont fascinée, et m’ont conduite à mon tour à proposer des concepts en rupture pour fabriquer des synapses artificielles nanométriques plus rapides et plus performantes. Grâce à une bourse ERC Starting Grant, j’ai pu aller au bout de ce projet et réaliser ces nano-composants innovants donnant de nouvelles pistes pour une électronique inspirée du cerveau. Dans le cadre de ce premier projet ERC, j’ai eu la chance de collaborer avec des chercheurs en Neurosciences, en Informatique, en Electronique, en Physique, ce qui m’a donné le virus de l’interdisciplinarité. Ensemble, nous avons créé un réseau de recherche national, le GDR BioComp, pour mieux échanger et avancer vers la conception de puces électroniques inspirées du cerveau. En effet ces dix dernières années ont connu d’extraordinaires avancées dans la compréhension du cerveau et en intelligence artificielle, qui donnent les bases à nos recherches. Il s’agit d’un domaine florissant, entièrement à défricher et riches de retombées fondamentales, comme la compréhension des fondations du calcul naturel, aussi bien qu’applicatives, comme la réalisation de puces intelligentes.  Personnellement, je souhaite participer à cet élan en inventant une recherche entre physique et nanoélectronique, dont les développements expérimentaux seront des réseaux communicants et dynamiques de nano-synapses et de nano-neurones, et dont les avancées théoriques permettront d’optimiser les méthodes de calcul grâce aux vibrations complexes de ces orchestres nanométriques.

Vous venez de recevoir un financement ERC Consolidator, quel est l’intérêt d’un tel financement sur 5 ans pour votre recherche ? 

Ce financement va me permettre de constituer une équipe pour aller au bout de mes idées, et d’acheter l’équipement nécessaire. Je vais pouvoir recruter pendant 5 ans plusieurs jeunes chercheurs, en thèse et en post-doctorat sur ce sujet interdisciplinaire et passionnant. Nous allons conjuguer nos efforts pour établir les bases d’une nouvelle électronique inspirée du cerveau. Comme il s’agit d’un financement à long terme, je vais pouvoir me consacrer à la recherche pendant ces cinq années, sans avoir besoin de répondre sans cesse à des appels à projet aux taux de succès extrêmement faibles.

Où vous imaginez-vous en 2021, au terme du projet bioSPINspired ?

J’ai la chance de travailler dans un laboratoire extraordinaire, CNRS/Thales, où l’ambiance est excellente et les chercheurs très dynamiques. A cette échéance, mon seul souhait serait de pouvoir recruter un jeune chercheur ou une jeune chercheuse sur un poste permanent. Ceci permettrait de renforcer ce thème de recherche au laboratoire, de rester en pointe dans un domaine très prometteur et d’explorer les multiples pistes possibles vers un calcul bio-inspiré associant physique et nanotechnologies.

Afin de préparer votre candidature, de quels soutiens avez-vous bénéficié ?

J’ai bénéficié de quelques conseils d’un cabinet spécialisé dans le montage de projets ERC via l’Université Paris-Saclay et aussi de l’avis de plusieurs de mes collègues pour la partie écrite. Mais dans mon cas, c’est surtout l’aide apportée par l’Université Paris Saclay et le CNRS pour la préparation aux oraux qui a été déterminante. Présenter son projet plusieurs fois devant des chercheurs de différents domaines scientifiques permet d’affuter sa présentation jusqu’à ce qu’elle soit compréhensible et enthousiasmante pour un large public, et de se préparer à répondre à tous types de questions.

 

Pour aller plus loin :

Contact mail : julie.grollier@thalesgroup.com

Blog de Julie Grollier : julie.grollier.free.fr/


Interview réalisée par le Service Europe de l'Université Paris-Saclay.