Aujourd'hui, l'apprentissage machine imprègne la vie quotidienne, avec des millions d'utilisateurs chaque jour déverrouillant leurs téléphones grâce à la reconnaissance faciale ou passant par des contrôles de sécurité automatisés activés par l'IA dans les aéroports et les gares. Ces tâches sont possibles grâce à des capteurs qui collectent des informations optiques et les transmettent à un réseau de neurones dans un ordinateur.

Des scientifiques chinois ont présenté un nouveau circuit optique d'IA à l'échelle nanométrique formé pour effectuer une inférence tout optique non alimentée à la vitesse de la lumière pour des solutions d'authentification améliorées. Combiner des dispositifs optiques intelligents avec des capteurs d'imagerie, le système exécute facilement des fonctions complexes, atteindre une densité neuronale égale à 1/400ème de celle du cerveau humain et une puissance de calcul de plus de 10 ordres de grandeur supérieure à celle des processeurs électroniques.

Imaginez permettre aux capteurs des appareils de tous les jours d'exécuter des fonctions d'intelligence artificielle sans ordinateur, aussi simplement que de mettre des lunettes dessus. Les perceptrons holographiques intégrés développés par l'équipe de recherche de l'Université de Shanghai pour la science et la technologie dirigée par le professeur Min Gu, un membre étranger de l'Académie chinoise d'ingénierie, peut en faire une réalité. À l'avenir, sa densité neuronale devrait être 10 fois supérieure à celle du cerveau humain.

Comment ça fonctionne

Traditionnellement, les informations visuelles sont traduites en informations électroniques, qui est ensuite traité par du matériel énergivore. La technologie développée par l'équipe du professeur Gu saute cette étape de traduction et traite les informations optiques directement et sans utiliser d'énergie.

Elena Goi, le premier auteur de l'article publié et un membre clé de l'équipe du professeur Gu, a déclaré que le traitement de l'information optique est rendu possible par la nanofabrication de pointe.

"En utilisant la technologie de nanofabrication 3D de haute précision, nous sommes en mesure d'ajouter des éléments optiques AI aux capteurs d'imagerie standard de l'industrie. C'est comparable à mettre sur mesure, lunettes intelligentes spécifiques à la tâche sur les capteurs d'imagerie, qui traitent les informations optiques entrantes avant même qu'elles ne soient détectées."

Impacter

Grâce à une technologie de pointe de nanoimpression laser 3-D, les chercheurs ont fabriqué des perceptrons optiques avec une densité de neurones de plus de 500 millions de neurones par centimètre carré. La taille des caractéristiques à l'échelle nanométrique de ces éléments optiques intelligents pousse la limite supérieure de la puissance de calcul pour les décrypteurs nano-imprimés à 400 ExaFLOPS (10 ¹⁸ FLOP, opérations flottantes par seconde), une augmentation des opérations par seconde de cinq ordres de grandeur par rapport au matériel photonique intégré.

En imprimant les perceptrons directement sur des puces d'imagerie CMOS, Goi a dit, il est possible de réaliser des circuits optiques AI, qui non seulement surpassent les méthodes optiques actuelles, mais montrent le potentiel d'application dans un large éventail de domaines allant du contrôle de sécurité, diagnostic médical, conduite automatique, traitement d'images satellitaires, etc.

Selon le professeur Gu, cette technologie permettra à une toute nouvelle famille d'appareils écoénergétiques, Dispositifs de périphérie compatibles avec l'IA pour le traitement des informations optiques. Ceci est particulièrement important pour les applications où la consommation d'énergie est critique ou la connectivité des données est limitée, par exemple, dispositifs de détection intelligents dans les zones reculées ou capteurs intelligents pour un déploiement à long terme.