Quelle est cette technologie qui consomme seulement 10 nW par pixel ?

Envie de comprendre comment l’intelligence artificielle est sur le point de franchir une nouvelle étape en termes de vitesse et d’efficacité énergétique ? Découvrez comment un nouveau type de détecteur pourrait bien changer la donne dans le monde de la vision par machine et des réseaux neuronaux optiques.

La technologie en question : SNPD et ONN

Pour la première fois, des chercheurs ont utilisé un photodétecteur non linéaire normal de surface (SNPD) pour améliorer la vitesse et l’efficacité énergétique d’un réseau neuronal optique diffractif (ONN). Ce nouveau dispositif jette les bases de réseaux neuronaux optiques à grande échelle, capables d’effectuer un traitement à grande vitesse à la vitesse de la lumière de manière extrêmement efficace sur le plan énergétique.

Le rôle croissant de l’IA dans la vision par machine

« L’intelligence artificielle joue un rôle de plus en plus important dans nos vies. Des grands modèles linguistiques aux voitures autonomes, nous constatons des améliorations notables rendues possibles par l’IA », explique Ashtiani.

Mohamad Hossein Idjadi de Nokia Bell Labs ajoute : « Les images sont traditionnellement capturées par des caméras, converties en signaux électriques, et traitées à l’aide de processeurs électroniques pour la reconnaissance d’objets. Cependant, le traitement optique des images à l’aide d’ONN peut s’avérer plus rapide et plus écoénergétique ».

Nouveautés et tests du détecteur SNPD

Les chercheurs ont testé le SNPD dans un ONN à haute résolution et ont constaté une amélioration remarquable. Le détecteur SNPD avait une bande passante de 3 dB de 61 kHz, soit moins de 6 microsecondes.

C’est environ 1000 fois plus rapide que le temps de réponse typique des capteurs de caméra traditionnellement utilisés. De plus, le capteur ne consomme qu’environ 10 nW (nanowatt) par pixel.

Pour tester le nouveau capteur dans un réseau neuronal, les chercheurs ont introduit des images dans la couche de convolution – le principal élément constitutif du réseau neuronal. La couche de convolution comportait 32 noyaux parallèles 3 × 3 avec un pas de un et utilisait la réponse SNPD réellement mesurée comme fonction d’activation au lieu de la fonction d’activation linéaire redressée standard.

Avec cette configuration de simulation, le réseau a atteint une précision de classification d’environ 97 %, ce qui correspond à l’utilisation d’une fonction d’activation linéaire rectifiée idéale dans le même réseau.

Stefano Grillanda, également de Nokia Bell Labs, conclut : « Il faudra potentiellement des millions de ces détecteurs pour construire un système de vision complet et pour rivaliser avec la haute résolution offerte par les caméras conventionnelles. »

En synthèse

La recherche récente sur l’utilisation d’un SNPD dans les ONN ouvre la voie à des systèmes de vision par machine plus rapides et plus éco-énergétiques. Elle suggère que cette technologie pourrait bientôt devenir une composante essentielle des applications IA à grande échelle.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un SNPD ?

Un SNPD est un type de photodétecteur non linéaire qui augmente la vitesse et l’efficacité des ONN.

Qu’est-ce qu’un ONN ?

Un ONN est un réseau neuronal optique qui utilise la lumière pour le traitement de l’information.

Comment cela affecte-t-il la vision par machine ?

L’emploi de SNPD dans les ONN pourrait rendre la vision par machine plus rapide et plus économe en énergie.

Quand cette technologie sera-t-elle disponible ?

La recherche est en cours et il faudra du temps pour mettre cette technologie sur le marché.

Farshid Ashtiani de Nokia Bell Labs présentera cette recherche lors du congrès Frontiers in Optics + Laser Science, ( FiO LS ) qui se déroulera du 9 au 12 octobre 2023 à Tacoma, dans la grande région de Seattle.

Légende illustration principale : Réseau de détecteurs – Crédit Farshid Ashtiani, Nokia Bell Labs

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