Un ordinateur qui utilise des commutateurs légers plutôt que numériques pour les calculs pourrait aider à réduire les exigences énergétiques de intelligence artificielle (AI), selon une nouvelle étude. Les scientifiques qui ont inventé l’ordinateur le décrivent comme un nouveau paradigme informatique.
Les chercheurs de Microsoft ont développé un prototype d’ordinateur optique analogique (AOC) qui peut effectuer certaines tâches pour lesquelles une IA pourrait être utilisée, ainsi que des problèmes d’optimisation.
Le nouveau système informatique pourrait un jour résoudre certains problèmes plus rapidement et avec moins d’énergie que les ordinateurs numériques modernes sont capables, ont écrit les scientifiques dans l’étude, publiée le 3 septembre dans la revue Nature.
« L’aspect le plus important que l’AOC fournit est que nous estimons environ une centaine d’amélioration de l’efficacité énergétique », co-auteur de l’étude Jannes Gladrowun chercheur de l’IA chez Microsoft, a déclaré dans un Microsoft article de blog. « Cela seul est inconnu dans le matériel. »
Dans la nouvelle étude, les chercheurs de Microsoft ont construit un ordinateur qui utilise des micro-LED et des capteurs de caméra pour effectuer des calculs.
Contrairement aux ordinateurs numériques réguliers, qui retournent des milliards de minuscules commutateurs pour effectuer des calculs, le nouveau système utilise la lumière et la tension de différentes intensités pour ajouter et multiplier les nombres dans une boucle de rétroaction. L’AOC calcule un problème plusieurs fois, à chaque fois, l’amélioration du dernier, jusqu’à ce qu’elle atteigne un «état d’équilibre» ou une solution finale.
Étant donné que l’AOC ne convertit pas les signaux analogiques en des calculs numériques pendant les calculs, l’AOC économise de l’énergie et surmonte certaines des limites de vitesse inhérentes à l’informatique numérique.
Cette méthode de calcul spécialisée « en fait un » chercheur en régime permanent « à usage spécial pour certains problèmes d’IA et d’optimisation, pas un ordinateur à usage général, » Aydogan Ozcanun chercheur en informatique optique à l’UCLA qui n’a pas été impliqué dans la recherche, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
Mais à ces fins spécifiques, l’AOC pourrait offrir des améliorations significatives par rapport à l’informatique numérique, les chercheurs ont écrit dans l’étude.
Un nouveau paradigme informatique basé sur la lumière
L’équipe a également programmé un « jumeau numérique » – un modèle informatique qui imite les calculs physiques de l’AOC. Ce jumeau numérique peut être mis à l’échelle pour gérer plus de variables et des calculs plus complexes.
« Le jumeau numérique est l’endroit où nous pouvons travailler sur des problèmes plus importants que l’instrument lui-même ne peut s’attaquer maintenant » » Michael HansenDirecteur principal du traitement du signal biomédical chez Microsoft Health Futures, a déclaré dans le billet de blog.
L’équipe a d’abord fait exécuter l’AOC quelques tâches d’apprentissage automatique simples, telles que la classification des images. L’AOC physique a effectué ainsi qu’un ordinateur numérique. Un futur AOC plus grand qui peut gérer plus de variables pourrait rapidement surclasser un ordinateur numérique dans l’efficacité énergétique, a écrit l’équipe.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé le jumeau numérique AOC pour reconstruire une image de scan cérébrale de 320 par 320 pixels en utilisant seulement 62,5% des données d’origine. Le jumeau numérique a reproduit avec précision le scan – un exploit que les scientifiques disent pourrait conduire à des temps d’IRM plus courts.
Enfin, l’équipe a utilisé l’AOC pour résoudre une série de problèmes financiers qui impliquaient de trouver le moyen le plus efficace d’échanger des fonds entre plusieurs groupes tout en minimisant le risque – un défi auquel les maisons de compensation sont confrontées quotidiennement – avec un taux de réussite plus élevé que les ordinateurs quantiques existants.
Pour l’instant, l’AOC est un prototype. Mais comme les modèles futurs ajoutent plus de micro-LED, les machines pourraient devenir beaucoup plus puissantes, calculant avec des millions ou des milliards de variables à la fois.
« Notre objectif, notre vision à long terme est qu’il s’agit d’une partie importante de l’avenir de l’informatique », » Hitesh Ballaniun chercheur de l’équipe Futures Cloud Systems de Microsoft, a déclaré dans le billet de blog.
