Une équipe de chercheurs de l’Université Aalto a franchi une étape majeure vers une intelligence artificielle de nouvelle génération. Plutôt que de s’appuyer sur les processeurs électroniques classiques, les scientifiques ont démontré qu’il est possible d’effectuer des calculs tensoriels complexes en une seule étape, à la vitesse de la lumière. Cette approche révolutionnaire pourrait transformer radicalement la manière dont les machines apprennent et traitent l’information, tout en réduisant considérablement la consommation énergétique des systèmes d’IA.
Les limites du calcul électronique pour l’IA
Aujourd’hui, toutes les applications d’intelligence artificielle, de la reconnaissance d’images à la traduction automatique, reposent sur des opérations tensorielles, des calculs mathématiques complexes qui manipulent des données multidimensionnelles. Ces opérations sont au cœur de l’apprentissage profond, mais elles deviennent rapidement un goulot d’étranglement. Les GPU et autres circuits électroniques atteignent leurs limites en termes de vitesse, d’évolutivité et de consommation d’énergie, surtout face à l’explosion des données numériques.
Imaginez une tâche consistant à trier et manipuler des objets multidimensionnels, comme un Rubik’s Cube à plusieurs dimensions. Chaque étape de calcul doit être exécutée séquentiellement, ce qui prend du temps et consomme beaucoup de ressources. Cette situation a poussé les chercheurs à explorer des alternatives radicales, capables de dépasser les contraintes imposées par l’électronique traditionnelle.
Comment la lumière effectue des calculs en une seule étape
Le groupe dirigé par le Dr Yufeng Zhang a développé une méthode qui encode les données numériques dans l’amplitude et la phase des ondes lumineuses. Ces ondes interagissent naturellement, effectuant instantanément des multiplications matricielles et tensorielles, qui sont le cœur des algorithmes d’IA. Grâce à l’introduction de plusieurs longueurs d’onde, les chercheurs ont même étendu cette approche aux tensors d’ordre supérieur.
Cette technique fonctionne passivement : la lumière effectue tous les calculs simultanément lors de sa propagation, sans nécessiter de contrôle actif ou de commutation électronique. Selon le Dr Zhang, « au lieu de traiter chaque opération étape par étape, nous utilisons les propriétés physiques de la lumière pour que tous les calculs se déroulent en parallèle, à la vitesse de propagation de la lumière ».
Un potentiel immense pour l’avenir de l’IA
L’impact potentiel de cette technologie est considérable. En remplaçant les circuits électroniques par des circuits optiques, il devient possible de traiter des volumes massifs de données avec une consommation énergétique très faible, tout en accélérant les tâches complexes d’apprentissage automatique. Les chercheurs envisagent d’intégrer ces méthodes directement sur des puces photoniques, ce qui pourrait permettre aux futurs systèmes d’IA de fonctionner beaucoup plus rapidement et efficacement que les plateformes actuelles.
En pratique, cette avancée pourrait révolutionner de nombreux domaines, de la robotique à la médecine, en passant par l’analyse de données massives et la conduite autonome. D’ici trois à cinq ans, cette technologie pourrait être déployée sur des plateformes existantes, ouvrant la voie à une nouvelle génération de systèmes informatiques optiques. L’intelligence artificielle, jusqu’ici limitée par la vitesse et l’énergie des processeurs électroniques, pourrait bientôt franchir un nouveau seuil, propulsée par la lumière elle-même.
L’étude est publiée dans Nature Photonics.
