Les systèmes d'intelligence artificielle (IA) comme ChatGPT nécessitent une grande quantité d'énergie pour fonctionner. Pour répondre à cet enjeu, une équipe du Centre d'optique, photonique et lasers (COPL) a conçu une puce optique qui permet de transférer rapidement une quantité gigantesque de données. Aussi fine qu'un cheveu, cette technologie offre une efficacité énergétique inégalée.
Publiée dans la revue Nature Photonics, cette innovation repose sur l'utilisation de la lumière pour transmettre l'information. Contrairement aux systèmes traditionnels qui exploitent uniquement l'intensité lumineuse, cette puce utilise également la phase de la lumière, c'est-à-dire son décalage.
La puce, aussi fine qu'un cheveu, compte sur deux paires de microrésonateurs en anneau pour atteindre une performance inégalée. — Courtoisie
En ajoutant une nouvelle dimension au signal, le système atteint une performance inégalée, tout en conservant une taille minuscule. "On passe d'une vitesse de 56 gigabits (Gb) par seconde à 1000 Gb par seconde", souligne le doctorant Alireza Geravand, premier auteur de l'étude.
L'équivalent de 100 millions de livres transférés en 7 minutes
L'équipe de recherche voit un potentiel énorme pour l'apprentissage des modèles d'IA. "Avec 1000 gigabits par seconde, vous pourriez transférer toutes les données d'entraînement - l'équivalent de plus de 100 millions de livres - en moins de 7 minutes, c'est le temps de se préparer un café", ajoute-t-il. Et tout cela ne consommerait que 4 joules, soit l'énergie nécessaire pour chauffer un millilitre d'eau d'un degré Celsius.
L'innovation repose sur des microrésonateurs en anneau. Ces minuscules dispositifs de silicium sont capables de manipuler la lumière et d'y encoder de l'information. Le système est composé de deux paires d'anneaux: une pour l'intensité, l'autre pour la phase.
Les centres de données d'IA actuels utilisent des dizaines, voire des centaines de milliers de processeurs, qui communiquent entre eux comme les neurones d'un cerveau. Avec une longueur de quelques millimètres chacun, l'infrastructure nécessaire devient vite énorme et l'énergie pour l'alimenter aussi. "On se retrouve avec un système qui fait des kilomètres de long", précise le doctorant. Grâce à leur technologie, les dispositifs peuvent communiquer rapidement et efficacement, comme s'ils n'étaient qu'à quelques mètres l'un de l'autre. C'est un avantage considérable alors que les besoins en IA ne cessent de croître.
Le doctorant Alireza Geravand travaille sur cette technologie dans les laboratoires du COPL. — Dany Vachon
Cette technologie pourrait être intégrée dans l'industrie dans les prochaines années. Des entreprises comme NVIDIA commencent déjà à utiliser des microrésonateurs, bien qu'ils soient limités à l'intensité lumineuse.
"Il y a 10 ans, notre laboratoire avait démontré cette technologie. Aujourd'hui, nous franchissons une nouvelle étape. Peut-être que dans quelques années, l'industrie nous rattrapera et cette innovation se retrouvera sur le marché", conclut Alireza Geravand.
Les autres signataires de l'étude sont Zibo Zheng, Farshid Shateri, Simon Levasseur, Leslie A. Rusch et Wei Shi.
