Les scientifiques ont donné un nouvel aperçu fascinant des prochaines étapes pour développer rapidement, a faible consommation, les futurs systèmes informatiques qui utilisent la lumière au lieu des électrons pour traiter et stocker les informations, intégrant du matériel directement inspiré du fonctionnement du cerveau humain.

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 Photonique de la nature .

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 de traitement (CPU) rapide est physiquement séparée du programme et de la mémoire de données beaucoup plus lents.

Cela signifie que la vitesse de calcul est limitée et que la puissance est gaspillée par la nécessité de transférer en continu des données vers et depuis la mémoire et le processeur via des interconnexions électriques à bande passante limitée et peu énergivores, connue sous le nom de goulot d'étranglement de von Neumann.

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

Professeur C David Wright, du Département d'ingénierie de l'Université d'Exeter, et l'un des co-auteurs de l'étude explique « Clairement, une nouvelle approche est nécessaire, celle qui peut fusionner les tâches de traitement de l'information de base de l'informatique et de la mémoire, celui qui peut incorporer directement dans le matériel la capacité d'apprendre, s'adapter et évoluer, et un qui supprime les interconnexions électriques énergivores et limitant la vitesse. »

Le calcul neuromorphique photonique est l'une de ces approches. Ici, les signaux sont communiqués et traités en utilisant la lumière plutôt que des électrons, donnant accès à des bandes passantes beaucoup plus élevées (vitesses du processeur) et réduisant 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 les connecter ensemble dans des réseaux qui peuvent offrir rapidement, parallélisé, traitement adaptatif pour les applications d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique.

L'état de l'art d'une telle informatique photonique « de type cérébral », et son évolution future probable, fait l'objet d'un article intitulé « Photonics for artificial intelligence and neuromorphic computing » publié dans la prestigieuse revue Photonique de la nature par une équipe internationale de premier plan de chercheurs américains, Allemagne et Royaume-Uni.