Description du projet
Le calcul optique basé sur le traitement des signaux neuronaux améliore l’efficacité énergétique
Les dendrites des neurones forment une structure arborescente très ramifiée, largement consacrée à la réception des signaux entrant émis par d’autres neurones et à leur traitement. En fait, certaines estimations suggèrent qu’environ 75 % de la surface dendritique participe à la transmission synaptique, ou à la réception d’un signal provenant d’autres neurones. Le traitement lui-même présente des caractéristiques linéaires et non linéaires, analogiques et à seuil, tout en étant complexe et efficace. Des modèles ont exploré les capacités de ce type de calcul dendritique. Les scientifiques travaillant sur le projet ADOPD, financé par l’UE, ont l’intention d’exploiter ces concepts pour des unités de calcul à fibres optiques ultrarapides, qui représentent la base de la prochaine génération de calcul neuromorphique, avec une consommation d’énergie considérablement réduite par rapport aux ordinateurs standard. Comme les utilisateurs finaux exigent le traitement toujours plus rapide de quantités d’informations en augmentation exponentielle pour des applications allant des téléphones portables aux jeux en passant par les voitures autonomes, les nouvelles unités de calcul reposant sur des systèmes à fibres optiques inspirés des dendrites pourraient changer la donne.
Objectif
The increased demand for computation with low energy consumption requires entirely novel hardware concepts. In ADOPD we develop ultra-fast computational units based on optical-fiber technologies exploiting information processing principles used by neurons in their dendritic trees. Dendritic processing is highly condensed, local, and parallel and it allows also for non-linear computations. These properties will first be modelled and in a second step transferred to optical systems consisting of fiber optics as well as other optical components. For the first prototype, ADOPD uses well-established single-mode fiber technology to build an optical-dendritic unit (ODU). From there, we move on to cutting-edge multi-mode fibers to obtain an all-optical second prototype of a dendritic tree with significantly higher computing power and compactness. Finally we will design computational models of networks of multiple ODUs to quantify the computational efficiency such multiple, parallel operating devices. Thus, the optical dendritic units created by ADOPD represent a novel, cutting-edge computing hardware for fast, low-power, parallel computing, with the potential to help addressing the rising demands for computation.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
RIA - Research and Innovation actionCoordinateur
37073 Gottingen
Allemagne