Dans l’informatique moderne, les modèles traditionnels sont constamment mis à l’épreuve par des applications d’intelligence artificielle de plus en plus complexes. Face à ces défis, une nouvelle architecture informatique, inspirée des principes de fonctionnement des réseaux neuronaux biologiques, pourrait offrir des solutions plus rapides et plus économes en énergie.
Une équipe de chercheurs a récemment développé une architecture dite « basée sur des événements », utilisant des processeurs photoniques pour le transport et le traitement des données par la lumière.
Une nouvelle architecture informatique
Les modèles informatiques modernes, notamment pour des applications d’IA complexes, poussent les processus informatiques numériques traditionnels à leurs limites. De nouveaux types d’architecture informatique, qui émulent les principes de fonctionnement des réseaux neuronaux biologiques, promettent un traitement des données plus rapide et plus économe en énergie.
Une équipe de chercheurs a maintenant développé une architecture dite « basée sur des événements », utilisant des processeurs photoniques avec lesquels les données sont transportées et traitées par la lumière. De manière similaire au cerveau, cela permet l’adaptation continue des connexions au sein du réseau neuronal. Ces connexions modifiables sont la base des processus d’apprentissage.
Collaboration internationale
Pour les besoins de l’étude, une équipe travaillant au Centre de Recherche Collaborative 1459 («Matière Intelligente») – dirigée par les physiciens Prof. Wolfram Pernice et Prof. Martin Salinga et le spécialiste en informatique Prof. Benjamin Risse, tous de l’Université de Münster – a uni ses forces avec des chercheurs des Universités d’Exeter et d’Oxford au Royaume-Uni. L’étude a été publiée dans la revue « Science Advances ».
Fonctionnement du réseau neuronal
Un réseau neuronal en apprentissage machine nécessite des neurones artificiels qui sont activés par des signaux excitatoires externes, et qui ont des connexions avec d’autres neurones. Les connexions entre ces neurones artificiels sont appelées synapses – tout comme l’original biologique.
Pour leur étude, l’équipe de chercheurs de Münster a utilisé un réseau composé de près de 8 400 neurones optiques faits de matériaux à changement de phase couplés par guide d’ondes, et l’équipe a montré que la connexion entre deux de ces neurones peut effectivement devenir plus forte ou plus faible (plasticité synaptique), et que de nouvelles connexions peuvent être formées, ou des existantes éliminées (plasticité structurelle).
Avantages des processeurs à base de lumière
Par rapport aux processeurs électroniques traditionnels, les processeurs à base de lumière offrent une bande passante nettement supérieure, ce qui permet d’effectuer des tâches de calcul complexes, et avec une consommation d’énergie plus faible.
Cette nouvelle approche relève de la recherche fondamentale. « Notre objectif est de développer une architecture informatique optique qui, à long terme, permettra de calculer des applications d’IA de manière rapide et économe en énergie », commente Frank Brückerhoff-Plückelmann, l’un des principaux auteurs.
En synthèse
Les chercheurs ont mis au point une nouvelle architecture informatique qui pourrait révolutionner la façon dont nous traitons les données. En utilisant des processeurs photoniques pour transporter et traiter les données par la lumière, ils ont créé un système qui peut s’adapter continuellement, tout comme le fait notre cerveau. Cette recherche, qui a été menée en collaboration avec des universités du Royaume-Uni, est un pas en avant dans la recherche d’une informatique plus rapide et plus économe en énergie.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’architecture informatique basée sur des événements?
C’est une nouvelle forme d’architecture informatique qui émule les principes de fonctionnement des réseaux neuronaux biologiques. Elle utilise des processeurs photoniques pour transporter et traiter les données par la lumière, permettant une adaptation continue des connexions au sein du réseau neuronal, tout comme le cerveau.
Qui a développé cette nouvelle architecture informatique?
Une équipe de chercheurs du Centre de Recherche Collaborative 1459 («Matière Intelligente») de l’Université de Münster, en collaboration avec des chercheurs des Universités d’Exeter et d’Oxford au Royaume-Uni.
Comment fonctionne un réseau neuronal dans cette architecture?
Il nécessite des neurones artificiels qui sont activés par des signaux excitatoires externes et qui ont des connexions avec d’autres neurones. Les connexions entre ces neurones artificiels sont appelées synapses. L’équipe de chercheurs a utilisé un réseau composé de près de 8 400 neurones optiques faits de matériaux à changement de phase couplés par guide d’ondes.
Quels sont les avantages des processeurs à base de lumière?
Par rapport aux processeurs électroniques traditionnels, les processeurs à base de lumière offrent une bande passante nettement supérieure, ce qui permet d’effectuer des tâches de calcul complexes, et avec une consommation d’énergie plus faible.
Quel est l’objectif de cette recherche?
L’objectif est de développer une architecture informatique optique qui, à long terme, permettra de calculer des applications d’IA de manière rapide et économe en énergie.
L’étude a été publiée dans la revue Science Advances : « Event-driven Adaptive Optical Neural Network »
Légende illustration principale : La puce contient près de 8 400 neurones artificiels fonctionnant à partir d’un matériau à changement de phase couplé à un guide d’ondes. Les chercheurs ont entraîné ce réseau neuronal à faire la distinction entre des textes allemands et anglais sur la base de la fréquence des voyelles. (Image : Jonas Schütte / AG Pernice)
