L'informatique avec des lasers pourrait dynamiser la génomique et l'IA

Alors que le coût du séquençage du génome d'une personne chute, la demande de puissance de calcul nécessaire pour donner un sens à l'information génétique augmente. Nicholas New espère que certains d'entre eux seront travaillés par un processeur qui analyse les données à l'aide de la lumière laser, construit par sa startup britannique, Optalysys .

New affirme que l'approche exotique de son entreprise en matière de traitement des données peut considérablement améliorer un ordinateur conventionnel en prenant en charge certains des travaux les plus exigeants dans des applications telles que la génomique et la simulation météorologique. Le gros travail peut être fait par l'optique, dit-il.

Les chercheurs ont travaillé sur l'idée d'utiliser l'optique plutôt que l'électronique pour traiter les données pendant des décennies, avec peu de traction commerciale. Mais New soutient que c'est maintenant nécessaire parce que des fabricants comme Intel admettent qu'ils ne peuvent pas continuer à améliorer les puces conventionnelles au rythme auquel ils étaient habitués (voir Moore's Law Is Dead. Now What? ).

La manipulation de faisceaux laser encodés avec des données offre un raccourci sur certaines opérations informatiques délicates.

La technologie d'Optalysys exécute une fonction mathématique appelée transformée de Fourier en codant des données, disons une séquence du génome, dans un faisceau laser. Les données peuvent être manipulées en faisant interférer les ondes lumineuses dans le faisceau, en effectuant le calcul en exploitant la physique de la lumière et en générant un motif qui encode le résultat. Le motif est lu par un capteur de caméra et renvoyé dans les circuits électroniques d'un ordinateur conventionnel. L'approche optique est plus rapide car elle réalise en une seule étape ce qui nécessiterait de nombreuses opérations d'un calculateur électronique, explique New.

La technologie a été rendue possible par l'industrie de l'électronique grand public qui a fait baisser le coût des composants appelés modulateurs spatiaux de lumière, qui sont utilisés pour contrôler la lumière à l'intérieur des projecteurs. La société prévoit de lancer son premier produit l'année prochaine, destiné aux ordinateurs hautes performances utilisés pour le traitement des données génomiques. Il prendra la forme d'une carte PCI express, un composant standard utilisé pour mettre à niveau les PC ou les serveurs habituellement utilisés pour les processeurs graphiques. Optalysys travaille également sur un projet de recherche du Pentagone qui étudie les technologies qui pourraient réduire les superordinateurs à la taille d'un ordinateur de bureau, et un Projet européen sur l'amélioration des simulations météorologiques.

startup française Lumière allumée , fondée plus tôt cette année, a également construit un système qui utilise des astuces optiques pour traiter les données transportées par la lumière laser. L'entreprise vise une astuce utilisée dans l'apprentissage automatique qui comprime les informations en les multipliant avec des données aléatoires.

Cette technique est utile, mais onéreuse pour les ordinateurs conventionnels travaillant avec de grands ensembles de données, explique Laurent Daudet, directeur de la technologie de LightOn et professeur de physique à l'Université Paris Diderot. Son système obtient plus facilement le même effet en exploitant la diffusion aléatoire qui se produit naturellement lorsque la lumière traverse un matériau translucide.

Les ordinateurs sont vraiment nuls pour ça, [mais] vous pouvez utiliser la nature pour le faire à la place, dit Daudet. Lui et les deux autres fondateurs de LightOn résultats publiés l'année dernière montrant comment cela fonctionne. La société s'efforce de montrer que son système peut également effectuer d'autres opérations et vise à mettre en ligne un nouveau prototype en tant que service cloud pour que d'autres puissent l'expérimenter, explique Daudet.

Le timing est bon pour ces startups. La reconnaissance que les conceptions de puces existantes ne s'amélioreront plus au rythme exponentiel auquel elles étaient habituées rend l'industrie plus ouverte aux nouvelles idées, déclare Horst-Simon , directeur adjoint du Lawrence Berkeley National Laboratory. Comme les puces conventionnelles ne deviennent plus plus rapides, les itinéraires alternatifs semblent plus attrayants, dit Simon.

Ces voies alternatives incluent les ordinateurs quantiques et les conceptions de puces spécialisées pour l'IA, ainsi que les systèmes informatiques optiques. Simon doute que la technologie optique prenne le pas sur tous les types d'informatique, mais dit qu'elle pourrait enfin trouver une place pratique. Il peut y avoir des applications de niche où ses performances ont du sens, dit-il.

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