Des chercheurs de l'Université de Pennsylvanie ont développé un nouveau processeur de réseau neuronal profond. Il est capable de traiter, donc de reconnaître et de classer, des milliards d'entrées par seconde. Pour ce faire, la puce exploite la puissance de la lumière : oui, c'est un processeur photonique. De nom et de fait.
L'étude derrière cette merveille de l'ingénierie optique a été récemment publiée dans Nature, par les chercheurs du Ecole d'Ingénieurs et de Sciences Appliquées de l'Université de Pennsylvanie. Nous vous le relions ici.
Comment fonctionne la puce photonique ?
Ce type de puce autonome analyse les données d'une manière similaire à celle de nos neurones cérébraux, formés pour reconnaître des modèles spécifiques de stimuli ou contribution. Cela se traduit par la capacité de détecter la présence d'objets, mais surtout de les reconnaître et de les classer : de tels mécanismes sont à la base des technologies que nous utilisons au quotidien, telles que reconnaissance faciale et la transcription audio, pour n'en nommer que quelques-uns. Pour ce faire, la puce doit avoir au moins quatre caractéristiques, qui sont d'ailleurs ce que les chercheurs ont tenté d'optimiser :
- Il doit pouvoir convertir des signaux optiques en signaux électriques ;
- De même, il doit pouvoir convertir les données d'entrée au format binaire ;
- Doit avoir de grands modules de mémoire ;
- Il doit avoir une méthode de calcul linéaire.
Firooz Aflatuni, professeur agrégé de génie électrique et des systèmes qui a réalisé l'étude avec l'étudiant diplômé Alexander J.Geers, explique : "Notre puce traite les informations via ce que nous appelons 'calcul par propagation '. En bref, les calculs se produisent lorsque la lumière traverse la puce ».
Les caractéristiques fournies permettent à la puce photonique de classer et de reconnaître les images presque instantanément. Le temps de traitement d’une seule image ? Environ une demi-nanoseconde (une nanoseconde équivaut à un milliardième de seconde). Imaginez-le en train de reconnaître les visages du public d'un stade. Un par un. Avant de pouvoir fermer les paupières.
Les auteurs de l'étude évaluent les performances de la puce photonique comme comparables à celles d'une unité de traitement graphique (GPU) haut de gamme pour la classification des images.
Oui, intéressant... Mais à quoi ça sert ?
Cette puce photonique, dont les scientifiques disent qu'elle est la première à utiliser des signaux lumineux pour développer une telle puissance de traitement, offre de nombreux avantages. Prénom: moindre consommation d'énergie. Selon l'une: moins de goulots d'étranglement que les technologies de réseaux neuronaux profonds utilisées aujourd'hui.
La puce a encore des limites, notamment liées à son pouvoir de résolution : pour l'instant elle est capable de travailler sur des images composées de quelques pixels. Les auteurs de l'étude ont déjà en tête comment augmenter encore les performances de la puce photonique, notamment en agissant sur la bande passante des micro modulateurs en anneau et des photodioïdes dans la couche optoélectronique.
Avec quelques astuces et des implémentations supplémentaires, il sera donc possible d'accélérer encore la puce photonique et d'atteindre des temps de traitement inférieurs à 100 picosecondes. Eh bien… ça ne s'arrête pas là !
