PHOCUS sur les systèmes photoniques rapides
Nous avons été témoins ces dernières années d'importants progrès dans le domaine du traitement de l'information optique. Toutefois, il faudra encore surmonter certains obstacles avant de pouvoir garantir de meilleurs réseaux photoniques. Le projet PHOCUS («Towards a photonic liquid state machine based on delay-coupled systems») est décidé à relever ce défi. Il travaille à la conception et au lancement de systèmes photoniques qui communiquent grâce à la lumière pour un signal rapide et une manipulation versatile. Le projet est financé au titre du thème Technologies de l'information et de la communication (TIC) du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE à hauteur de 1,81 million d'euros. Coordonnés par l'Universitat de les Illes Balears (UIB) en Espagne, les partenaires du projet PHOCUS expliquent que leurs systèmes innovants auront la capacité de réaliser des calculs complexes, par exemple le traitement rapide et efficace de grandes quantités de données. Les chercheurs comparent cette faculté de traitement à la rapidité avec laquelle le cerveau humain traite les informations. «Il s'agit de l'un des mystères irrésolus dans le domaine de la recherche sur le cerveau, à savoir comment les décharges électriques de millions de neurones s'organisent pour fournir des réponses correctes en si peu de temps», commente le professeur Claudio Mirasso de l'institut de physique de discipline croisée et des systèmes complexes (IFISC) de l'UIB, responsable du projet. «Ces dernières années cependant, un paradigme de neuroscience a été développé pour tenter de comprendre ce phénomène.» Les neuroscientifiques expliquent que le cerveau humain répond à des stimuli externes de la même façon qu'un liquide réagit aux perturbations externes, comme par exemple lorsque l'on lance un galet sur la surface de l'eau. Il est relativement simple de déterminer l'endroit et le moment où le galet touche la surface de l'eau grâce aux ondes produites par le contact. Les chercheurs expliquent que les réponses fluctuantes des réseaux neuronaux peuvent être utilisées pour mieux comprendre les stimuli externes. Les stimuli ou entrées sont introduites dans des réseaux, que l'on appelle «réservoirs». Les partenaires de PHOCUS font remarquer que les modèles informatiques actuels des réseaux de neurones ne sont pas faciles à former car les interactions entre les différents éléments doivent être totalement réajustées en fonction des différentes entrées. C'est là que le «reservoir computing» (calcul analogique basé sur le chaos) entre en jeu; cette méthode ne modifie en rien le réservoir et ne travaille que sur les connexions vers la couche de sortie des données traitées. «Les expériences préliminaires indiquent que cela est beaucoup plus simple que de former le réservoir en lui-même», ajoute le professeur Jürgen Kurths de l'institut de recherche sur les impacts du climat de Potsdam, en Allemagne, un partenaire du projet. En ne touchant pas au réservoir et en permettant aux stimuli ou «entrées» externes d'être décelables pour un laps de temps, le «reservoir computing» permet à la mémoire des entrées (mais également à la réponse émergente du réservoir) de convertir l'entrée en différents états dynamiques du réservoir. Le résultat final est un espace d'état de grande dimension. L'identification des réactions du réservoir aux différentes entrées est simplifiée grâce à l'espace d'état de grande dimension, expliquent les partenaires, ajoutant qu'on peut l'utiliser pour classifier les différentes entrées. L'équipe PHOCUS explique que les systèmes photoniques montrent l'utilité du comportement collectif complexe, et nous permettent de mieux comprendre et d'imiter les fonctions cérébrales. Il faut noter que bien que les systèmes photoniques soient compatibles avec le secteur des télécommunications, l'intégration de vastes systèmes photoniques pourrait être onéreuse et difficile. Lancé en janvier 2010 pour une durée de deux ans, PHOCUS a déjà identifié une nouvelle approche pour faire fonctionner le réseau complexe avec un nombre limité de composants photoniques. Le résultat de la mise en oeuvre photonique du «reservoir computing» fonctionnant à des vitesses de données rapides est que les utilisateurs pourraient avoir accès aux systèmes exécutant les mêmes tâches en consommant moins d'énergie et en utilisant beaucoup moins d'espace. Les partenaires de PHOCUS proviennent de Belgique, d'Allemagne, d'Espagne et de France.
Pays
Belgique, Allemagne, Espagne, France