L’IA se heurte au mur énergétique, le calcul photonique veut le repousser

La course à la puissance de calcul nécessaire à l’intelligence artificielle rencontre une contrainte de plus en plus difficile à ignorer : l’énergie. Lors de sa conférence au salon Vivatech, Michael Förtsch, fondateur et CEO de Q.ANT, estime même que celle-ci pourrait devenir la véritable limite au développement de l’IA : « La limite à laquelle nous nous heurtons aujourd’hui, ce n’est pas la performance. Ce n’est pas l’imagination. C’est l’énergie. » En cause notamment, la quantité d’énergie nécessaire pour déplacer et exploiter les données en mémoire, alors que l’efficacité des processeurs s’est considérablement améliorée avec la miniaturisation des transistors. Pour dépasser cette limite, Q.ANT développe une approche différente du calcul traditionnel : le calcul photonique. Plutôt que de s’appuyer uniquement sur des électrons, ses processeurs utilisent les propriétés de la lumière pour effectuer certaines opérations mathématiques complexes. Une technologie pensée non pas pour remplacer entièrement CPU et GPU, mais pour fonctionner comme un coprocesseur au sein d’une architecture hybride, chargé d’exécuter les opérations pour lesquelles la photonique peut apporter les gains les plus importants. 

Jusqu’à 30 fois moins d’énergie sur certaines applications 

L’intérêt de cette architecture réside notamment dans la manière dont elle traite la complexité mathématique. Selon Michael Förtsch, certaines fonctions complexes peuvent être réalisées en photonique sans que leur coût énergétique augmente de la même manière que sur une architecture électronique classique. Une caractéristique qui permettrait de repenser certains algorithmes en échangeant davantage de complexité fonctionnelle contre moins de données et de mémoire. Sur des tâches de classification d’images, Q.ANT affirme ainsi pouvoir utiliser une fraction de la mémoire habituellement nécessaire, avec « cinq fois moins de poids dans le réseau », tout en annonçant des performances quatre fois supérieures à l’état de l’art utilisé comme référence et une réduction de la consommation énergétique d’un facteur 30 sur la même application. L’entreprise travaille également à rendre cette rupture matérielle transparente pour les développeurs : avec un partenaire, elle a conçu un compilateur capable de prendre un modèle existant et de le rendre exploitable sur son architecture photonique sans modifier son code. Q.ANT indique avoir déjà démontré en direct de la segmentation d’images en temps réel avec une qualité comparable à celle obtenue sur une architecture classique. 

La photonique, une carte à jouer pour la souveraineté européenne 

Au-delà de la performance énergétique, Q.ANT inscrit aussi son approche dans la bataille européenne pour la souveraineté technologique. Plutôt que de tenter de reproduire la chaîne de valeur des semi-conducteurs construite depuis plusieurs décennies ailleurs dans le monde, Michael Förtsch défend l’émergence d’un nouveau paradigme technologique. L’entreprise affirme maîtriser l’ensemble de sa chaîne, du matériau au logiciel en passant par la conception et le packaging des puces, et exploiter une ligne pilote à Stuttgart capable de produire plusieurs milliers de composants. « Cette technologie est entièrement développée en Europe », insiste son dirigeant. Q.ANT affirme également être le premier acteur de cette course à livrer des systèmes complets, désormais accessibles notamment auprès de centres HPC européens et sous forme de service chez un fournisseur cloud européen. Pour Michael Förtsch, l’avantage ne dépendra toutefois pas uniquement du hardware : la valeur devrait aussi se déplacer vers les algorithmes et les logiciels capables d’exploiter ces nouvelles architectures. Dans une industrie où plusieurs start-up mondiales se lancent désormais dans la photonique, son mot d’ordre est simple : « La meilleure protection contre les concurrents, c’est simplement d’avancer plus vite que tous les autres. »