Une nouvelle étude examine la photonique pour l'intelligence artificielle et l'informatique neuromorphique

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Schéma conceptuel d'un futur ordinateur photonique neuromorphique. Crédit photo: Thomas Ferreira de Lima

Résumé:
Les scientifiques ont donné un nouvel aperçu fascinant des prochaines étapes pour développer de futurs systèmes informatiques rapides et écoénergétiques qui utilisent la lumière au lieu d'électrons pour traiter et stocker les informations - incorporant du matériel directement inspiré du fonctionnement du cerveau humain.

Une nouvelle étude examine la photonique pour l'intelligence artificielle et le calcul neuromorphique

Exeter, Royaume-Uni | Publié le 1 février 2021

Une équipe de scientifiques, dont le professeur C. David Wright de l'Université d'Exeter, a exploré le potentiel futur des systèmes informatiques en utilisant la photonique à la place de l'électronique conventionnelle.

L'article est publié aujourd'hui (29 janvier 2021) dans la prestigieuse revue Nature Photonics.

L'étude se concentre sur les solutions potentielles à l'un des problèmes informatiques les plus urgents au monde - comment développer des technologies informatiques pour traiter ces données de manière rapide et économe en énergie.

Les ordinateurs contemporains sont basés sur l'architecture von Neumann dans laquelle l'unité centrale (CPU) rapide est physiquement séparée du programme beaucoup plus lent et de la mémoire de données.

Cela signifie que la vitesse de calcul est limitée et que la puissance est gaspillée par la nécessité de transférer en permanence des données vers et depuis la mémoire et le processeur via des interconnexions électriques à bande passante limitée et inefficaces en énergie - connues sous le nom de goulot d'étranglement de von Neumann.

En conséquence, il a été estimé que plus de 50% de la puissance des systèmes informatiques modernes est gaspillée simplement dans ce déplacement des données.

Le professeur C David Wright, du département d'ingénierie de l'Université d'Exeter, et l'un des co-auteurs de l'étude explique: «Il est clair qu'une nouvelle approche est nécessaire - une approche qui peut fusionner les tâches de traitement de l'information de base de l'informatique et de la mémoire, une qui peut incorporer directement dans le matériel la capacité d'apprendre, de s'adapter et d'évoluer, et qui supprime les interconnexions électriques qui réduisent l'énergie et la vitesse. »

Le calcul neuromorphique photonique est une de ces approches. Ici, les signaux sont communiqués et traités en utilisant la lumière plutôt que des électrons, ce qui donne accès à des bandes passantes beaucoup plus élevées (vitesses de processeur) et réduit considérablement les pertes d'énergie.

De plus, les chercheurs tentent de rendre le matériel informatique lui-même isomorphe avec le système de traitement biologique (cerveau), en développant des dispositifs pour imiter directement les fonctions de base des neurones et des synapses du cerveau, puis en les connectant ensemble dans des réseaux qui peuvent offrir un traitement adaptatif rapide, parallélisé. pour les applications d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique.

L'état de l'art d'une telle informatique photonique «cérébrale», et son probable développement futur, fait l'objet d'un article intitulé «Photonique pour l'intelligence artificielle et le calcul neuromorphique» publié dans la prestigieuse revue Nature Photonics par un équipe internationale de chercheurs des États-Unis, d'Allemagne et du Royaume-Uni.

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Duncan Sandès
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