- Faculté des Sciences
- Accueil
- La Recherche
-
Partager cette page
Un calculateur photonique inspiré des réseaux de neurones
Depuis une dizaine d’année l’équipe de Serge Massar (Laboratoire d'Information quantique, ULB) développe des calculateurs optiques. Récemment les chercheurs ont réalisé un nouveau calculateur optique qui exploite la puissance du parallélisme en codant l’information dans de nombreux faisceaux de lumière qui sont traités simultanément.
Figure 1. Schéma du système expérimental. Les multiples couleurs, schématisées par les lignes rouge, vertes, et bleues, se propagent simultanément dans le dispositif.
L’optique pourrait offrir des avantages considérables par rapport à l’électronique pour le traitement de l’information. D’une part les impulsions optiques peuvent être beaucoup plus courtes que les impulsions électriques, offrant la possibilité d’un traitement de l’information beaucoup plus rapide. D’autre part l’optique permet un parallélisme intrinsèque car les faisceaux de lumière peuvent se croiser sans interagir ensemble, ce qui peut également offrir un gain de vitesse considérable.
Mais les technologies photoniques ont plusieurs décennies de retard sur les technologies électroniques. C’est pour cette raison que nos ordinateurs utilisent des puces et des circuits électroniques, plutôt que des systèmes optiques. Développer des calculateurs optiques, c’est donc essayer d’anticiper quels pourraient être les nouveaux systèmes de calcul dans quelques décennies.
Récemment l’équipe de Serge Massar a réalisé un nouveau calculateur optique qui exploite la puissance du parallélisme mentionné ci-dessus en codant l’information dans de nombreux faisceaux de lumière qui sont traités simultanément. Ceci est rendu possible parce que ces faisceaux ont des longueurs d’onde, c’est-à-dire des couleurs, différentes. C’est un peu comme si chaque couleur d’un arc en ciel était utilisée simultanément pour coder de l’information, et se propage simultanément dans le dispositif. (En fait la lumière utilisée était dans l’infra-rouge proche, et donc invisible à l’œil nu, mais le concept de couleurs différentes reste valable). En outre le système réalisé s’inspire de la manière dont le cerveau traite l’information : il s’apparente à un réseau de neurones, mais le transport et la manipulation de l’information se fait avec de la lumière, plutôt qu’au sein de cellules.
Une première version du système a été utilisée pour classifier des données [1]. Les tâches réalisées étaient fort simples: classifier des fleurs, des vins, des billets de banque (en utilisant des bases de données standard dans ce domaine). Ce premier résultat a permis de valider le concept. Une deuxième version, plus complexe, a été utilisée pour traiter des données dépendant du temps [2]. Les tâches réalisées incluent la correction d’erreurs dans un canal de communication, et la prédiction des valeurs futures d’une série temporelle.
Des systèmes plus avancés sont actuellement en développement. Un premier but est de réaliser un calculateur complètement autonome, de telle manière que plusieurs de ces calculateurs puissent être utilisés simultanément, les résultats d’un premier calculateur étant utilisé comme input par le second, etc. Un second but est d’implémenter ce système sur une puce optique. En effet il est maintenant possible de réaliser des puces avec des circuits optiques, en analogie avec les puces électroniques, ce qui permet des économies d’échelle. Des premiers résultats très prometteurs ont été obtenus dans ces deux directions : le système autonome commence à fonctionner, et une puce optique a été fabriquée et est en phase de test.
