Une équipe de l’Université Laval a développé une puce optique qui transmet de l’information près de vingt fois plus rapidement que les meilleures puces du genre tout en étant près de 1000 fois plus petite que celles utilisées en ce moment. Cette innovation pourrait aider à régler le problème de consommation d’énergie des centres de données d’intelligence artificielle. « Les centres de données d’intelligence artificielle (IA) consomment désormais 2 à 3 % de l’électricité globale » et font la taille de campus universitaires, explique Wei Shi, professeur en génie électrique et informatique à l’Université Laval et superviseur du laboratoire qui a créé la puce. Devant l’explosion en complexité des modèles d’IA, l’empreinte des centres de données qui les alimentent devrait continuer à grimper en flèche.
Or, les performances de la puce développée par l’équipe du Centre d’optique, photonique et laser (COPL) de l’Université Laval pourraient changer la donne. Cette dernière peut transmettre jusqu’à 1000 Gb d’information par seconde — en comparaison, les meilleures puces du genre atteignent plutôt 56 Gb/s. « Avec cette vitesse, vous pouvez transférer l’équivalent de 100 millions de livres en moins de sept minutes ». Et un tel transfert ne consommerait que quatre joules, soit à peine l’énergie nécessaire pour chauffer un millilitre d’eau d’un degré Celsius.
Pour les centres de données utilisés pour l’intelligence artificielle, cela pourrait éventuellement faire une grosse différence sur leur consommation d’électricité parce qu’ils comptent souvent des dizaines de milliers de processeurs qui fonctionnent en parallèle. « Quand on a une demande extrême de puissance de calcul, on ne peut pas avoir un processeur qui fait tout, parce qu’il partirait en feu », explique Odile Liboiron-Ladouceur, professeure en génie électrique et informatique à l’Université McGill. « L’approche utilisée depuis les années 90, c’est de distribuer le travail sur plein d’ordinateurs qui communiquent entre eux ».
Pour assurer une communication rapide, on fait appel à des puces qui communiquent grâce à des signaux lumineux, ou des photons. Ceux-ci se déplacent plus rapidement et peuvent transmettre de plus grandes quantités de données que ne peuvent le faire les électrons, utilisés dans les composants d’électronique classique. Pour faire ces transferts, il faut d’abord transformer le signal électrique venant des processeurs en signal optique, à l’aide de modulateurs. Sauf que les modulateurs actuels sont gros et n’arrivent pas à transférer l’information suffisamment vite : ils agissent comme un goulot d’étranglement. Pour encoder l’information, les modulateurs classiques jouent sur l’intensité de la lumière, un peu à la façon d’une lampe de poche que l’on allume et que l’on éteint pour faire du code morse.
Le modulateur développé à Laval, lui, modifie une deuxième dimension : la phase de la lumière, soit l’endroit dans l’oscillation de la lumière. Car la lumière est une onde qui voyage dans l’espace, un peu à la manière d’une vague ayant des creux et des pics. Le modulateur peut décaler deux ondes l’une par rapport à l’autre (donc changer leur "phase"), pour que leurs creux et leurs pics ne soient plus synchronisés. « Quand on manipule l’amplitude et la phase en même temps, on peut augmenter grandement le nombre de bits par seconde qu’on peut envoyer — bien plus que le doubler », explique Leslie Rusch, membre de l’équipe de recherche et professeure en génie électrique et informatique à l’Université Laval.
Cette nouvelle génération de puce photonique beaucoup plus puissante et bien plus économe en énergie que les puces classiques devrait accélérer le développement de l'IA générative.
Université LAVAL: https://nouvelles.ulaval.ca/2025/07/11/une-percee-technologique-pour-une-ia-ultra-rapide-et-plus-verte-c13b27b1-06a9-43ec-9635-1aef7658db74
