C'est une bonne journée pour l'informatique – littéralement.
Deux sociétés technologiques ont dévoilé des composants informatiques qui utilisent la lumière laser pour traiter les informations. Ces processeurs futuristes pourraient bientôt résoudre des problèmes réels spécifiques plus rapidement et avec des besoins énergétiques plus faibles que les ordinateurs conventionnels. Les annonces, publiées séparément le 9 avril NatureMarquez un saut majeur en avant pour cette approche alternative à l'informatique.
La lumière en la lumière, basée à Boston, et Lightmatter, à Mountain View, en Californie, ont montré que des composants basés sur la lumière ou photoniques «peuvent faire des choses qui nous intéressent, et qu'ils peuvent les faire mieux que les chips électroniques que nous avons déjà», explique Anthony Rizzo, un ingénieur photonique au Dartmouth College qui n'était pas impliqué dans les deux études.
Les lasers zapent déjà des données à travers le monde via des câbles à fibre optique, et la photonique joue un rôle dans le déplacement des données dans les centres de données avancés. En mars, par exemple, la société technologique Nvidia, basée à Santa Clara, en Californie, a annoncé une nouvelle technologie qui utilise la lumière pour communiquer entre les appareils. Mais, dit Rizzo, ces faisceaux lumineux ne calculent rien. À l'intérieur d'un ordinateur conventionnel, les signaux lumineux entrants sont transformés en 1 et 0 électroniques plus lents qui se déplacent dans de minuscules transistors.
En revanche, la lumière à l'intérieur du montant lumineux et des dispositifs de lumière «fait des mathématiques», dit Rizzo. Plus précisément, les deux utilisent la lumière pour effectuer une multiplication matricielle, une opération fondamentale dans la plupart des traitements de l'IA ainsi que dans d'autres domaines de l'informatique. Dans les deux nouveaux appareils, tous les autres calculs se produisent dans les composants électroniques.
Le moment de ces nouveaux développements est crucial. Les modèles d'IA augmentent en taille et en complexité, tandis que la progression des puces traditionnelles ralentit. Historiquement, le nombre de transistors que les ingénieurs pourraient presser sur des copeaux doubleraient à peu près tous les deux ans, une tendance connue sous le nom de loi de Moore. Les transistors plus minuscules signifiaient un calcul plus rapide et moins cher.
Mais la loi de Moore a atteint sa limite, explique Nick Harris, fondateur et PDG de Lightmatter. D'autres experts sont d'accord. La physique de la façon dont l'électricité se déplace à travers les transistors les empêche de rétrécir beaucoup plus. Les ordinateurs basés sur des puces électroniques régulières « ne s'amélioreront pas », dit Harris. L'informatique photonique offre une solution potentielle.
Le dispositif de Lightellligence, nommé Pace, combine une puce photonique et électronique pour accélérer le calcul pour les problèmes d'optimisation, qui sont cruciaux pour les industries telles que la finance, la fabrication et l'expédition. Le dispositif Lightmatter, en revanche, est un processeur plus général qui intègre quatre puces électroniques à base de lumière et deux. L'équipe a utilisé ce système pour exécuter la technologie de l'IA traditionnelle, y compris de grands modèles de langage comme ceux derrière Chatgpt ou Claude. Ils ont également dirigé un algorithme d'apprentissage en profondeur qui a pratiqué la lecture de jeux Atari, notamment Pac-Man.
«Cela n'a jamais été fait» en utilisant une sorte de technologie de traitement informatique alternative, dit Harris. Les ingénieurs avaient précédemment construit des processeurs photoniques expérimentaux qui pouvaient faire des mathématiques, mais ceux-ci n'ont jamais été près de faire correspondre les performances d'un ordinateur régulier sur les problèmes informatiques du monde réel.
Un gros problème avec les processeurs photoniques expérimentaux a été la précision. Les signaux légers peuvent prendre une vaste gamme de valeurs au lieu de représenter seulement 1 et 0. Si l'une de ces valeurs n'est pas transmise correctement, une petite erreur pourrait se composer en une grande erreur dans les calculs.
Dans les problèmes d'optimisation testés par la lumière, un certain aléatoire peut être une bonne chose. Il aide le système à explorer plus efficacement les solutions, a déclaré la société dans un communiqué. Lightmatter aborde ce problème en empilant des puces électroniques au sommet de ses photoniques pour contrôler soigneusement les données entrantes et sortantes, réduisant ainsi les erreurs.
Leur nouveau processeur «n'est pas un prototype de laboratoire», dit Harris. «Il s'agit d'un nouveau type d'ordinateur. Et c'est là.»
Les composants photoniques des deux appareils peuvent être fabriqués à l'aide des mêmes usines et processus qui produisent déjà des puces électroniques, dit Rizzo. La technologie évoluera donc facilement. «Ceux-ci pourraient être dans de vrais systèmes très bientôt», dit-il, ajoutant que les technologies pourraient apparaître dans les centres de données dans les cinq ans.
