D'enregistrer les collisions à les éviter
Publié par Redbran le 05/09/2019 à 14:00
Source: CERN
Comment des techniques d'apprentissage automatique développées au CERN pourraient améliorer la technologie des véhicules autonomes.


Un événement enregistré par l'expérience CMS, avec environ 100 collisions proton-proton simultanées (Image: Thomas McCauley/CMS/CERN)

Avec environ un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et précède un...) de collisions proton-proton se produisant chaque seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La...) dans le Grand collisionneur (Un collisionneur est un type d'accélérateur de particules mettant en jeu des faisceaux dirigés de particules élémentaires.) de hadrons (LHC), les expériences LHC ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) d'effectuer un tri rapide parmi un gros volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) afin de sélectionner les collisions à analyser. Afin de pouvoir traiter, à l'avenir, un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de collisions par seconde encore plus élevé, les scientifiques étudient des méthodes informatiques, et entre autres des techniques d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs...) automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques les mathématiques,...). Une nouvelle collaboration s'intéresse maintenant à la façon dont ces techniques, exécutées par des puces appelées dispositifs logiques programmables (FPGA), pourraient être appliquées à la conduite autonome ; autrement dit, il s'agirait de faire en sorte que le processus de prise de décision rapide utilisé pour les collisions de particules puisse contribuer à prévenir les collisions sur la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.).

Les dispositifs logiques programmables sont utilisés au CERN depuis de nombreuses années, pour un grand nombre d'applications. Contrairement au processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui...) central d'un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits...), ces puces suivent des instructions simples et réalisent un grand nombre d'opérations en parallèle. Avec jusqu'à 100 liaisons en série à haute vitesse (On distingue :), elles peuvent supporter des entrées et des sorties à grande largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux mesures...) de bande. Leur capacité à effectuer un traitement en parallèle et à être reprogrammées les rend appropriées pour des applications d'apprentissage automatique.


Carte de lecture basée sur un dispositif logique programmable, utilisée pour le trajectographe de CMS (Image: John Coughlan/CMS/CERN)

Une difficulté s'est néanmoins présentée: les algorithmes complexes d'apprentissage approfondi, un type particulier d'algorithme d'apprentissage automatique, devaient être adaptés pour pouvoir être exécutés par des puces de capacité limitée. Il a par conséquent fallu un logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les...) développé pour les expériences basées au CERN, du nom de "hls4ml", pour réduire les algorithmes et produire des codes adaptés aux dispositifs logiques programmables sans perte de la précision ou de la performance, ce qui a permis aux puces d'exécuter des algorithmes de prise de décision en l'espace de quelques microsecondes.

Une nouvelle collaboration a vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) entre le CERN et Zenuity, entreprise dont le siège est situé en Suède qui crée des logiciels de conduite autonome ; celle-ci prévoit d'étudier la possibilité d'utiliser des techniques et des logiciels développés pour les expériences du CERN afin d'exécuter des codes d'apprentissage approfondi sur des dispositifs logiques programmables destinés à la conduite autonome. Les dispositifs logiques programmables seraient utilisés non pas avec des données de physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique des hautes énergies car de...), mais pour interpréter les immenses quantités de données résultant des conditions de conduite normales. Les informations fournies par les capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique,...) de la voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un des...) serviraient ainsi à identifier les piétons et les véhicules. Cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) devrait permettre d'améliorer et de rendre plus rapides les décisions prises par les voitures automatiques, et donc d'éviter des collisions.

Pour en savoir plus sur les technologies du CERN et sur leurs applications potentielles, visitez la page kt.cern/technologies.
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