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Vous pensiez que l’IA avait déjà tout révolutionné ? Attendez de voir ce que fait cette intelligence artificielle quand elle abandonne l’électricité pour exploiter la lumière.
Des chercheurs chinois ont développé une IA basée sur des réseaux neuronaux photoniques. Elle utilise la lumière à la place de l’électricité pour analyser les données issues de capteurs acoustiques. Résultat : une vitesse de traitement inédite et une efficacité énergétique impressionnante. Ce projet, dirigé par Ningmu Zou à l’université de Nanjing, a été publié dans Advanced Photonics le 17 mars.
Leur innovation se base sur la technologie de détection acoustique distribuée, ou DAS. Celle-ci utilise des fibres optiques pour détecter des vibrations infimes sur de longues distances. On s’en sert pour repérer des séismes, surveiller des rails, ou sécuriser des réseaux sous-marins. Ces capteurs génèrent cependant une quantité énorme de données. Sans traitement rapide, ces informations deviennent inutiles en situation d’urgence.
Une fusion entre photonique et apprentissage automatique
Face à cette difficulté, les chercheurs ont trouvé une solution originale. Ils ont combiné les réseaux neuronaux avec l’optique photonique. Leurs circuits ne fonctionnent plus à l’électricité, mais à la lumière. Cette approche permet de réduire la consommation d’énergie tout en accélérant considérablement le traitement.
Cependant, intégrer cette technologie au DAS restait un défi. Les données acoustiques sont complexes. Leur traitement nécessite une extrême précision. L’équipe de l’université de Nanjing a donc conçu une nouvelle architecture, le TWM-PNNA, spécialement pour cela.
Ce système fonctionne grâce à plusieurs lasers. Chacun émet une longueur d’onde différente qui représente un filtre du réseau neuronal. Ensuite, les chercheurs transforment les signaux acoustiques en signaux lumineux via un modulateur Mach-Zehnder. Un commutateur optique applique ensuite les bons paramètres à chaque canal lumineux.
Ce mécanisme permet de faire les mêmes opérations qu’un réseau neuronal électronique, mais en beaucoup plus rapide. La lumière effectue les calculs là où l’électronique mettrait plusieurs étapes.
Des performances étonnantes avec peu d’énergie
Deux problèmes techniques menaçaient la précision du système : le « chirp » et la complexité des connexions. Le chirp, qui désigne des variations indésirables de fréquence, fausse les calculs. Pour le limiter, les chercheurs ont utilisé une modulation spécifique appelée push-pull. Par ailleurs, ils ont réussi à conserver de bonnes performances même après avoir supprimé certains liens inutiles.
Les résultats sont impressionnants. Le système atteint une précision de plus de 90 %, avec un pic à 98,3 %. Il réalise 1,6 billion d’opérations par seconde. Son efficacité énergétique dépasse celle des GPU standards. Théoriquement, il pourrait atteindre 81 TOPS avec 21,02 TOPS par watt.
Ce système permettrait aux fibres optiques de capter et d’analyser des signaux en direct, sans ordinateur intermédiaire. Grâce à cette technologie photonique, on pourrait surveiller des ponts, des pipelines ou des voies ferrées avec une réactivité inégalée. Ce progrès ouvre la voie à un monde où la lumière devient un outil de détection, d’analyse et de décision.
Si l’équipe poursuit ses travaux, cette fusion entre lumière et intelligence artificielle pourrait bien réécrire les règles de la surveillance.
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