Dans le développement actuel de l'intelligence artificielle (IA), la vitesse de transfert de données constitue un important goulot d'étranglement qui freine son progrès. Pour surmonter cet obstacle, une équipe de recherche dirigée par l'Université du Michigan (U-M) développe un système de connexion de puces entièrement nouveau, utilisant des ondes lumineuses plutôt que des câbles traditionnels pour le transfert de données. Cette innovation promet de résoudre le problème du «mur de la mémoire» qui limite la vitesse de calcul et de favoriser la croissance des modèles d'IA.
Ce projet a reçu un financement de 2 millions de dollars du programme Future Semiconductors de la National Science Foundation. Y participent l'Université de Washington, l'Université de Pennsylvanie, le Laboratoire national Lawrence Berkeley, ainsi que quatre partenaires industriels : Google, Hewlett Packard Enterprise, Microsoft et Nvidia. Bien que la vitesse de traitement des données ait augmenté de 60 000 fois au cours des 20 dernières années, la vitesse de transfert de données entre la mémoire de l'ordinateur et le processeur n'a augmenté que de 30 fois. Cette augmentation disproportionnée fait du transfert de données le principal obstacle à l'extension des modèles d'IA.
Le chercheur principal, le professeur Di Liang du département d'ingénierie électrique et informatique de l'U-M, a déclaré : « Notre technologie permettra aux calculs hautes performances de suivre le rythme des flux de données croissants. Grâce à la connexion optique, nous prévoyons d'atteindre des vitesses de transfert de données de plusieurs dizaines de térabits par seconde, soit plus de 100 fois la vitesse des connexions électriques actuelles. »
Actuellement, le transfert de données entre plusieurs puces de mémoire et de processeur repose sur des connexions métalliques, ce qui présente de sérieuses limitations en termes de vitesse et de bande passante. Avec l'augmentation constante de la taille des modèles d'IA, le mode de connexion câblé actuel est devenu insuffisant. La nouvelle conception de l'équipe de recherche utilisera les propriétés de transmission de la lumière pour transférer les données entre les puces via des canaux appelés guides d'ondes optiques, améliorant ainsi considérablement l'efficacité du transfert de données.
Un autre point fort de la nouvelle technologie est sa reconfigurabilité. Les chercheurs prévoient d'utiliser des matériaux à changement de phase spéciaux dont l'indice de réfraction change lorsqu'ils sont soumis à une stimulation laser ou électrique, permettant ainsi un ajustement flexible du trajet lumineux. Comme l'a expliqué le professeur Liang Feng de l'Université de Pennsylvanie, collaborateur du projet : « C'est comme ouvrir et fermer des routes. Si les entreprises utilisent cette technologie pour produire des puces, elles peuvent réécrire les connexions de différents lots de puces et de serveurs sans modifier la disposition des autres composants. »
De plus, l'équipe de recherche développera un logiciel de contrôle du trafic qui surveillera en temps réel les puces nécessitant une communication afin d'ajuster les connexions instantanément. Ce mode de connexion flexible permettra non seulement d'améliorer l'efficacité du traitement des données, mais aussi de s'adapter dynamiquement aux besoins des différents modèles d'IA.
Ce projet offrira également aux étudiants de l'U-M des opportunités de collaboration avec l'industrie, leur permettant d'acquérir une précieuse expérience pratique dans un domaine technologique en rapide évolution. Le professeur Liang a déclaré : « La collaboration avec l'industrie permet aux étudiants de mieux comprendre les aspects modernes... »