Dans une avancée majeure pour le traitement de l’intelligence artificielle, des chercheurs européens ont démontré une nouvelle approche de calcul utilisant la lumière plutôt que l’électricité pour réaliser des opérations complexes à des vitesses sans précédent.
Cette percée résulte d’une collaboration entre des équipes de l’Université de Tampere en Finlande et de l’Université Marie et Louis Pasteur en France, qui ont réussi à utiliser des impulsions laser femtosecondes (un milliard de fois plus courtes qu’un flash d’appareil photo) dirigées à travers des fibres de verre ultrafines pour effectuer des calculs de type IA. Ce qui rend cette réalisation remarquable, c’est à la fois la rapidité et l’efficacité du procédé : les calculs sont complétés en moins d’une picoseconde tout en atteignant plus de 91 % de précision sur le test de reconnaissance de chiffres manuscrits MNIST, une référence standard pour les systèmes d’IA.
« Ce travail démontre comment la recherche fondamentale en optique non linéaire des fibres peut ouvrir la voie à de nouvelles approches du calcul », expliquent les responsables de la recherche, les professeurs Goëry Genty, John Dudley et Daniel Brunner. « En fusionnant la physique et l’apprentissage automatique, nous ouvrons de nouvelles perspectives vers du matériel d’IA ultrarapide et écoénergétique. »
Le système fonctionne en envoyant des impulsions laser contenant plusieurs longueurs d’onde à travers des fibres optiques dont la section transversale est plus fine qu’un cheveu humain. Les chercheurs codent l’information en introduisant des délais relatifs entre ces longueurs d’onde selon les données d’image. À mesure que la lumière se propage dans la fibre, l’interaction non linéaire entre la lumière et le verre transforme le spectre de façon à préserver et traiter l’information encodée.
Fait intéressant, l’équipe a découvert que la performance optimale n’était pas atteinte en maximisant les interactions non linéaires, mais plutôt en trouvant un équilibre précis dans la complexité du système. Cette découverte pourrait s’avérer cruciale pour le développement futur des systèmes informatiques photoniques.
Les chercheurs travaillent maintenant à la conception de systèmes optiques intégrés sur puce pouvant fonctionner en temps réel hors des laboratoires. Si elle est couronnée de succès, cette technologie pourrait révolutionner le traitement de l’IA en réduisant considérablement la consommation d’énergie tout en augmentant la vitesse de traitement de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux systèmes électroniques actuels.
La recherche a été publiée dans la revue Optics Letters, sous le titre « Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine ».