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Julie Grollier, créatrice de nano-neurones

Directrice de recherche à l’Unité mixte de physique constituée entre le CNRS et Thales, Julie Grollier vient de recevoir le prestigieux prix Irène Joliot-Curie.  

Julie Grollier, vous venez de recevoir le prix Irène Joliot-Curie qui récompense chaque année des femmes scientifiques dont les travaux de recherche et l’engagement sont particulièrement remarquables. C’est une belle reconnaissance de votre parcours et de vos talents…

© Ph. Klinge

Je suis naturellement très honorée de recevoir ce prix, à plusieurs titres. C’est, avant tout, la reconnaissance de la qualité des travaux conduits par notre équipe de l’unité mixte du CNRS-Thales. C’est également une reconnaissance de l’apport des femmes à la science, et je suis fière de contribuer à cette avancée qui est, pour moi, très importante. 

Vous êtes une pionnière et un des principaux leaders, sur le plan mondial, du développement du calcul neuromorphique. Pourriez-vous nous en dire un peu plus sur la nature de vos travaux ?

Mon domaine de travail, c’est l’intelligence artificielle. Aujourd’hui, la plupart des gens s’intéressent à ce sujet du point de vue des algorithmes. Ces algorithmes sont constitués de lignes de codes qui permettent de résoudre un problème ou d'obtenir un résultat. Certes, ils s’inspirent du cerveau et de ses réseaux de neurones mais il s’agit de réseaux de neurones virtuels qui fonctionnent grâce à des puces classiques... 

A l'inverse, une puce neuromorphique reproduit physiquement un réseau de neurones. Notre idée, c’est d’essayer de réaliser des zones de neurones physiques connectés par des synapses. Voilà ce qui m’intéresse : m’inspirer de la façon dont le cerveau est organisé et structuré - et tout particulièrement de l’organisation des réseaux de neurones en couches de neurones successives dans le cortex - pour réaliser des processeurs qui vont faire tourner ces algorithmes de manière très efficace avec une énergie bien plus faible. 

Les technologies numériques sont très consommatrices en énergie. Vos travaux pourraient-ils déboucher sur une réelle économie d’énergie ?

C’est ce qu’on espère.  On pense pouvoir réduire un jour par 1 000 l’énergie électrique consommée par ces tâches d’intelligence artificielle.

Actuellement, l’IA n’est pas majoritairement implantée dans nos téléphones portables. Elle est située dans ce qu’on appelle le « cloud ». Ce « cloud », ce sont, en fait, des supers ordinateurs dans des centres de données géants très énergivores. Notre but est de réaliser des puces à très faible consommation que l’on pourrait placer dans les téléphones ou les voitures, par exemple.

L’Unité Mixte de Recherche en Physique CNRS-Thales qui abrite votre laboratoire est une structure public-privé qui fait référence en matière de collaboration et de niveau de recherche. En quoi vous a-t-elle aidée dans vos travaux ? 

De plusieurs manières. Historiquement, cette unité mixte a été créée en partenariat avec Thales pour partager des équipements de recherche lourds et pour rassembler des équipes venant des deux entités afin de développer ensemble des technologies de rupture. Ce magnifique laboratoire est vraiment un environnement scientifique très propice à la recherche. 

De plus, le centre de recherche de Thales est pluridisciplinaire et cela a été une chance pour moi. Venant du domaine de la physique et des nanosciences, j’ai trouvé extrêmement enrichissant d’être en contact avec des spécialistes de différents horizons. Il est très intéressant de connaître les domaines d’applications pour donner une optique concrète à nos recherches.

A propos de concret, dans combien d’années pensez-vous que vos réflexions, vos concepts vont se transformer en produits ? 

C’est très difficile à estimer. Nous sommes là dans la recherche fondamentale. Il a fallu plusieurs années pour réaliser notre première expérience cognitive avec un seul neurone. Quatre ans plus tard, nous avons bien avancé et nous sommes parvenus à connecter plusieurs neurones ensemble. Actuellement, nous sommes en train d’étudier les synapses, ce qui va constituer une autre avancée majeure. Alors, combien de temps pour passer réellement à l’application ? Cinq à dix ans, peut-être.  A l’échelle de la science, ce n’est pas si long !

© 123RF/vchalup

Pas très loin de votre laboratoire, s’en trouve un autre, le III-V Lab1, créé entre Thales, le CEA et Nokia. Y-a-t-il des interactions les deux équipes ?

Pas pour l’instant, car nous travaillons sur des composants nanométriques magnétiques qui sont éloignés des composants du III-V Lab. Mais tôt ou tard, nous allons devoir réaliser des puces et à ce moment-là, leur savoir-faire nous sera très utile.

Venons-en à des questions plus personnelles. Vous nous avez dit, au début de cet entretien combien il était important pour vous d’être distinguée en tant que femme scientifique. On sait que les filières scientifiques manquent cruellement de talents féminins. Qu’avez-vous envie de dire aux jeunes femmes qui hésiteraient à s’engagent dans cette voie ? 

Je leur dis : « Foncez ! » La carrière scientifique est absolument passionnante, épanouissante et enrichissante. La vision de la chercheuse manipulant toute seule des machines compliquées, enfermée dans son labo est vraiment un cliché réducteur. Cela peut être une facette du travail mais il y en a tellement d’autres passionnantes.  

En ce qui me concerne, j’encadre une équipe ; ensemble, nous travaillons dans le cadre de projets français et européens, qui impliquent de nombreuses collaborations et de communiquer sur nos résultats. C’est un travail collectif, multidisciplinaire et international. 

Je constate d’ailleurs que la situation va dans le bon sens. Quand j’ai passé ma thèse en 2003, dans le cadre de l’unité mixte, nous étions très peu d’étudiantes. Aujourd’hui, ce nombre a fortement augmenté. Il y a, dans des entreprises comme Thales, de vrais efforts pour recruter des jeunes femmes ingénieures-chercheuses extrêmement dynamiques et professionnelles. Et je suis convaincue que plus il y aura de femmes à ces postes, plus elles seront nombreuses à avoir envie de les rejoindre. 

Etre chercheuse ou chercheur exige un grand engagement personnel. Avez-vous eu parfois des doutes ? Vous êtes quelquefois dit : « Je suis une fille, je ne vais jamais y arriver » ?

Par chance, jamais. Je dois dire que mon père, médecin, m’a vraiment motivée pour suivre la voie scientifique et a toujours cru en ma réussite. Cela m’a rendue assez imperméable à ce genre de message. 

Outre votre père, y-a-t-il des figures qui vous ont inspirée et vous ont donné envie de vous engager dans cette voie ?

Bien sûr, il y des icônes, comme Marie Curie et Irène Joliot-Curie. Mais je ne me suis jamais dit : « Je vais devenir Marie Curie ! ».  C’est impossible, utopique. Mon inspiration est davantage venue de personnes que j’ai côtoyées. J’ai eu la chance, par exemple, d’avoir Albert Fert, prix Nobel de physique, comme directeur de thèse. Son enthousiasme communicatif a été, et demeure, une très grande source d’inspiration. Sa manière de transmettre son savoir avec bienveillance, en tirant les gens vers le haut, en faisant en sorte que tout le monde travaille ensemble, je trouve cela vraiment très inspirant. S’il règne une excellente atmosphère dans notre laboratoire, c’est à lui qu’on le doit !

Prix Irène Joliot-Curie, médaille d’argent du CNRS, Fellow de la société américaine de physique, comment éviter de se laisser griser par ces récompenses ? 

Vous savez, dans la recherche, on a beaucoup de liberté dans les choix que nous faisons. Ce qui signifie aussi beaucoup de responsabilités et de risques, surtout quand vous emmenez une équipe avec vous. Le recherche, c’est l’école de la patience, et l’échec fait partie de la réalité de notre travail. Cela doit nous faire apprécier nos réussites avec humilité.

 

1 Ce laboratoire, probablement le plus avancé en Europe, travaille sur des nouvelles générations de semi-conducteurs s’appuyant non pas sur le silicium mais sur des éléments chimiques des groupes III et V de la classification périodique des éléments (ou table de Mendeleïev) comme le gallium, l’indium et l’arsenic qui présentent des propriétés uniques, notamment quand ils sont combinés. 

Parcours
•    1975 : naissance à Poitiers.
•    1995-1998 : études d’ingénieur à l’École supérieure d’électricité.
•    1998-2000 : agrégation de physique appliquée à l’Ecole normale supérieure de Cachan.
•    2000 : master en sciences des matériaux à l’université Pierre et Marie Curie.
•    2003 : sous la direction d’Albert Fert, prix Nobel de physique, soutient une thèse sur le « Renversement d’aimantation par injection d’un courant polarisé en spin ». Ce phénomène de spintronique permet de contrôler par un courant électrique la direction d’une aimantation dans des nano-objets.
•    2003-2005 : deux post doctorats sur la dynamique de l’aimantation de nano-aimants, à l’Université de Groningue aux Pays-Bas puis à l’Institut d'électronique fondamentale d’Orsay .
•    2005 : recrutée comme chargée de recherche CNRS au sein de l'Unité mixte de physique CNRS-Thales. 
•    2015 :  directrice de recherche à l’Unité mixte de physique CNRS-Thales.
•    2017 : publication dans la revue Nature des résultats démontrant que l’équipe qu’elle conduit est parvenue à imiter le comportement d’un neurone biologique pour faire reconnaitre à un ordinateur dix chiffres prononcés par dix voix différentes. Une avancée scientifique majeure !
•    2021 : parution de son premier livre, Estelle et Noé à la découverte des intelligences artificielles, aux éditions Millepages.