Financement prestigieux pour des réseaux photoniques

Kirsten Moselund, chercheuse au PSI, se voit décerner un financement prestigieux pour son projet de recherche NEON. Le montant alloué s’élève à 3,3 millions de francs, répartis sur les cinq prochaines années. Dans le cadre de ce projet, son équipe de recherche développera des réseaux optiques artificiels novateurs, capables d’accomplir des tâches d’apprentissage automatique de manière particulièrement rapide et économe en énergie.

Kirsten Moselund est responsable du Laboratoire des technologies nanométriques et quantiques au Centre des sciences photoniques du PSI. Elle est en même temps professeure ordinaire d’électrotechnique et de microtechnique à l’EPFL. Le Conseil européen de la recherche (CER ou European Research Council ERC) a évalué positivement son projet de recherche NEON et lui a alloué un financement. Le montant de ce subside lui sera versé par le Secrétariat d’Etat à la formation, à la recherche et à l’innovation (SEFRI).

NEON porte sur ce qu’on appelle les réseaux photoniques neuromorphiques. Ces systèmes imitent le fonctionnement des connexions nerveuses biologiques. Leur particularité: la transmission du signal ne s’y fait pas de manière électrique comme dans les ordinateurs classiques, mais par le biais de la lumière laser. La lumière offre en effet une bande passante pratiquement illimitée et une vitesse de transmission élevée, couplées à une faible consommation d’énergie. 

Toutefois, les réseaux photoniques neuromorphiques disponibles à ce jour sont basés sur un principe qui prend beaucoup de place et présente une flexibilité limitée. Avec NEON, Kirsten Moselund et son équipe veulent donc adopter une nouvelle approche. Leur objectif: utiliser les modes optiques comme des neurones artificiels reliés les uns aux autres par leur compétition pour l’amplification laser. Ce principe permet de réaliser des réseaux nettement plus denses et donc moins encombrants.

Un projet antérieur, mené avec des scientifiques de l’Imperial College London, avait déjà montré que l’idée fonctionnait: un simple réseau photonique neuromorphique basé sur des modes avait réussi à identifier un ensemble de données d’images avec une étonnante précision. Mais pour la dernière étape de l’évaluation, on avait encore besoin d’un logiciel. Dans le cadre de NEON, l’idée est d’utiliser, à la place, des principes de la physique des solides en employant ce qu’on appelle des modulateurs électro-optiques.

L’objectif du projet NEON est d’obtenir une compréhension plus approfondie de ces réseaux, d’améliorer leur architecture et, enfin, d’avoir une meilleure efficacité énergétique. Concrètement, les scientifiques espèrent utiliser NEON pour créer un réseau photonique entièrement intégré d’un diamètre de seulement 100 micromètres environ, ce qui correspond peu ou prou à celui d’un cheveu humain. En cas de succès, cela représenterait une avancée significative par rapport à l’état actuel de la technique.

«La photonique nous offre des possibilités fascinantes pour construire des réseaux adaptatifs, résume Kirsten Moselund. La tendance actuelle dans l’intelligence artificielle entraîne une forte consommation d’énergie. Avec nos recherches, nous espérons pouvoir contribuer à rompre avec cette tendance et, en même temps, à construire des réseaux neuromorphiques à la fois meilleurs et plus puissants, qui soient basés sur la physique des solides et non sur du logiciel.» 

Les financements alloués doivent, entre autres, être utilisés pour engager plusieurs scientifiques doctorants et post-docs qui contribueront à NEON en tant que membres de l’équipe de Kirsten Moselund.

Hormis l’acquisition de connaissances scientifiques, les scientifiques estiment également que ce projet a un potentiel économique. Ils visent donc aussi la fondation d’une start-up pour poursuivre le développement de cette technologie et l’appliquer.