Calculer à la vitesse de la lumière? Comment fabriquer des mémoires et des processeurs plus rapides et plus économes en énergie
Avec l’essor des applications de mégadonnées et d’IA, la demande en technologies de traitement de l’information et de stockage mémoire plus rapides, moins gourmandes en énergie et de taille réduite ne cesse de croître. Pour y répondre, les scientifiques travaillent sur la prochaine génération de systèmes informatiques qui stockent et traitent les données en un seul lieu. Pour ce faire, ils mettent l’accent sur l’utilisation de la lumière. C’est l’objectif du projet Fun-COMP, financé par l’UE, qui développe des dispositifs et des systèmes nanoélectroniques et nanophotoniques qui combinent les tâches centrales de traitement de l’information et de stockage mémoire. Partiellement financée par ce projet, une équipe de chercheurs est récemment parvenue à mettre au point un dispositif électro-optique intégré à l’échelle nanométrique qui est programmable soit avec des photons soit avec des électrons. Comme l’a déclaré l’Université d’Exeter, coordinatrice du projet, dans un communiqué de presse: «C’est une solution élégante pour obtenir des mémoires et des processeurs informatiques plus rapides et plus économes en énergie.» «Le calcul à la vitesse de la lumière est une perspective enthousiasmante, et, avec ce développement, il est désormais à notre portée. Bien que la possibilité d’utiliser la lumière pour effectuer divers processus informatiques ait déjà été démontrée, il nous manquait jusqu’ici un dispositif compact permettant de réaliser une interface avec l’architecture électronique des ordinateurs traditionnels.»
Incompatibilité
Le même communiqué explique que «la longueur d’onde de la lumière étant beaucoup plus grande que celle des électrons, les volumes d’interaction fondamentalement différents pour les électrons et les photons» sont la principale raison de l’incompatibilité entre l’informatique électrique et l’informatique basée sur la lumière. Or, l’équipe a apporté une solution à ce problème et «a combiné les concepts de la photonique intégrée, de la plasmonique et des technologies de mémoire électronique pour fournir un dispositif compact qui peut fonctionner simultanément comme une mémoire optique ou électrique et comme un processeur». Et le communiqué ajoute: «L’information peut être stockée et traitée par des signaux lumineux ou électriques, ou même par une combinaison des deux.» Les chercheurs ont publié leurs travaux dans le journal «Science Advances». «C’est la démonstration sans précédent du fonctionnement d’une cellule de mémoire à changement de phase, intégrée, réversible et non volatile qui comble entièrement le fossé entre les opérations électro-optiques en mode mixte.» Ils concluent: «Nous prévoyons qu’une pléthore de nouveaux dispositifs et de plateformes devrait apparaître dans les années à venir, qui tireront parti du pont entre les domaines électrique et photonique démontré ici.» Ainsi que l’indique le site web du projet en cours Fun-COMP (Functionally scaled computing technology: From novel devices to non-von Neumann architectures and algorithms for a connected intelligent world), l’équipe entend «développer une nouvelle vague de technologies pertinentes pour l’industrie qui repousseront les limites des approches conventionnelles de traitement et de stockage». En mai 2019, une autre étude partiellement financée par Fun-COMP a mis l’accent sur la conception de matériel informatique imitant les neurones et les synapses artificielles: des systèmes de connexions neuronales capables de stocker et de traiter l’information de manière similaire à celle du cerveau humain. «Un tel matériel, lorsqu’il est connecté en réseaux ou en systèmes neuromorphiques, traite l’information d’une manière plus analogue à celle du cerveau», affirment les chercheurs dans un article de la revue «Nature». «Nous présentons ici une version entièrement optique de ce système neurosynaptique, capable d’un apprentissage supervisé et non supervisé.» Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet Fun-COMP
Pays
Royaume-Uni