Le processeur neuromorphique optique le plus rapide au monde –

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  • Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Université de technologie de Swinburne a démontré le processeur neuromorphique optique le plus rapide et le plus puissant au monde pour l’intelligence artificielle (IA), qui fonctionne plus rapidement que 10 billions d’opérations par seconde (TeraOPs / s) et est capable de traiter des données à grande échelle.

    Publié dans le journal La nature, cette percée représente un énorme bond en avant pour les réseaux de neurones et le traitement neuromorphique en général.

    Les réseaux de neurones artificiels, une forme clé d’IA, peuvent “ apprendre ” et effectuer des opérations complexes avec de larges applications à la vision par ordinateur, au traitement du langage naturel, à la reconnaissance faciale, à la traduction de la parole, aux jeux de stratégie, au diagnostic médical et à de nombreux autres domaines. Inspirés par la structure biologique du système de cortex visuel du cerveau, les réseaux de neurones artificiels extraient les caractéristiques clés des données brutes pour prédire les propriétés et le comportement avec une précision et une simplicité sans précédent.

    Dirigée par le professeur David Moss de Swinburne, le Dr Xingyuan (Mike) Xu (Swinburne, Université Monash) et le professeur distingué Arnan Mitchell de l’Université RMIT, l’équipe a réalisé un exploit exceptionnel dans les réseaux de neurones optiques: accélérer considérablement leur vitesse de calcul et leur puissance de traitement.

    L’équipe a démontré un processeur neuromorphique optique fonctionnant plus de 1000 fois plus vite que n’importe quel processeur précédent, le système traitant également des images à très grande échelle de la taille d’un enregistrement – suffisamment pour obtenir une reconnaissance d’image faciale complète, ce que d’autres processeurs optiques n’ont pas pu faire. accomplir.

    “Cette percée a été réalisée avec des ‘micro-peignes optiques’, tout comme notre vitesse de données Internet record du monde rapportée en mai 2020”, a déclaré le professeur Moss, directeur du centre des sciences optiques de Swinburne et récemment nommé l’un des principaux leaders australiens de la recherche en physique et en mathématiques dans le domaine de l’optique et de la photonique par The Australian.

    Alors que les processeurs électroniques de pointe tels que le Google TPU peuvent fonctionner au-delà de 100 TeraOP / s, cela se fait avec des dizaines de milliers de processeurs parallèles. En revanche, le système optique démontré par l’équipe utilise un seul processeur et a été réalisé en utilisant une nouvelle technique d’entrelacement simultané des données dans le temps, la longueur d’onde et les dimensions spatiales grâce à une source micro-peigne intégrée.

    Les micro-peignes sont des appareils relativement nouveaux qui agissent comme un arc-en-ciel composé de centaines de lasers infrarouges de haute qualité sur une seule puce. Ils sont beaucoup plus rapides, plus petits, plus légers et moins chers que toute autre source optique.

    «Au cours des 10 années qui se sont écoulées depuis que je les ai co-inventés, les puces micro-peignes intégrées sont devenues extrêmement importantes et il est vraiment passionnant de les voir permettre ces énormes progrès dans la communication et le traitement de l’information. le besoin insatiable d’information du monde », déclare le professeur Moss.

    «Ce processeur peut servir de serveur frontal universel à très large bande passante pour tout matériel neuromorphique – optique ou électronique – mettant à portée de la main un apprentissage automatique de données massives pour des données à bande passante ultra-large en temps réel», déclare le co-auteur principal de l’étude, Dr Xu, diplômé de Swinburne et stagiaire postdoctoral au Département de génie des systèmes électriques et informatiques de l’Université Monash.

    «Nous avons actuellement un avant-goût de l’apparence des processeurs du futur. Cela nous montre vraiment à quel point nous pouvons augmenter considérablement la puissance de nos processeurs grâce à l’utilisation innovante de microcombes», explique le Dr Xu.

    Le professeur Mitchell de RMIT ajoute: “Cette technologie est applicable à toutes les formes de traitement et de communication – elle aura un impact énorme. À long terme, nous espérons réaliser des systèmes entièrement intégrés sur une puce, réduisant considérablement les coûts et la consommation d’énergie.”

    «Les réseaux de neurones convolutifs ont été au cœur de la révolution de l’intelligence artificielle, mais la technologie du silicium existante présente de plus en plus un goulot d’étranglement en termes de vitesse de traitement et d’efficacité énergétique», déclare le professeur Damien Hicks, de Swinburne et du Walter and Elizabeth Hall Institute. .

    Il ajoute: «Cette percée montre comment une nouvelle technologie optique rend ces réseaux plus rapides et plus efficaces et est une démonstration profonde des avantages de la réflexion interdisciplinaire, en ayant l’inspiration et le courage de prendre une idée dans un domaine et de l’utiliser pour résoudre un problème fondamental dans un autre. “

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