
Processeurs opto analogiques 3000x plus rapides pour l’IA visuelle
Des chercheurs de l’université Tsinghua de Pékin ont présenté une puce optoélectronique entièrement analogique destinée au traitement visuel qui, selon eux, est 3 000 fois plus rapide que les processeurs électroniques conventionnels.
Le système est appelé « puce entièrement analogique combinant l’électronique et l’informatique légère » ou ACCEL.
Selon un article publié dans la revue Nature, l’agencement est composé à 99 % de traitement optique dans le domaine analogique, ce qui est à l’origine de la vitesse et de l’extrême faible consommation d’énergie du système : All-analog photoelectronic chip for high-speed vision tasks (Puce photoélectronique entièrement analogique pour les tâches de vision à grande vitesse).
L’article indique qu’ACCEL est capable de reconnaître et de classer des objets avec une précision comparable à celle des réseaux neuronaux numériques. Selon les chercheurs, il classe les images haute résolution de la vie quotidienne plus de 3 000 fois plus vite et en consommant 4 000 000 de fois moins d’énergie qu’un GPU haut de gamme.
Un module de calcul analogique optique diffractif (OAC) traite l’image d’entrée dans le domaine optique pour l’extraction de caractéristiques, et son champ lumineux de sortie est utilisé pour générer des photocourants dans un réseau de photodiodes pour le calcul électronique analogique. Cette puce de calcul électronique analogique (EAC) émet des impulsions séquentielles correspondant à plusieurs nœuds de sortie du réseau équivalent.
L’EAC est un réseau de circuits de 32 pixels sur 32 correspondant à la matrice de calcul de 1 024 sorties pondérées. Les poids binaires de l’EAC sont reconfigurés à chaque impulsion par la SRAM, en commutant la connexion des photodiodes aux lignes V+ ou V-. Le comparateur émet l’impulsion avec la tension maximale comme résultat prévu de l’ACCEL.
Les chercheurs indiquent que le système ACCEL atteint une vitesse de 4,6 péta-opérations par seconde et une efficacité énergétique de 74,8 péta-opérations par seconde et par watt.
L’une des principales avancées est l’utilisation d’un codeur optique pour l’extraction des caractéristiques, les photocourants induits par la lumière étant ensuite utilisés directement pour d’autres calculs dans une puce EAC intégrée, sans nécessiter de convertisseurs analogiques/numériques. Les ADC sont une source importante de consommation d’énergie et de latence dans les systèmes optoélectroniques hybrides à base numérique. Il en résulte une latence de seulement 72ns.
L’ACCEL peut être utilisé dans une large gamme d’applications telles que les dispositifs portables, la conduite autonome et les inspections industrielles, ont déclaré les chercheurs.
Les chercheurs soulignent que l’ACCEL est une solution peu coûteuse car elle utilise un processus de fabrication CMOS de 180 nm pour l’EAC et des wafers SiO2 gravés peu coûteux pour l’OAC, par rapport aux GPU et aux unités de traitement tensoriel de pointe qui nécessitent des process plus avancés.
La technologie CMOS avancée pourrait être utilisée dans ACCEL pour réduire la consommation d’énergie de l’unité de contrôle et lui permettre de fonctionner à une fréquence d’horloge plus élevée.
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Nature : Puce photoélectronique entièrement analogique pour les tâches de vision à grande vitesse
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