D’après une étude repérée par le South China Morning Post, des chercheurs chinois de l’université de Tsinghua ont réussi à créer une nouvelle puce IA aux performances ébouriffantes ; sur certaines applications en lien avec le machine learning, elle serait largement plus performante que l’incontournable Nvidia A100, et avec un budget énergétique immensément plus petit.
La puce en question, baptisée ACCEL, est un composant hybride qui combine deux technologies distinctes : l’électronique classique et l’informatique photonique. Contrairement aux composants traditionnels qui exploitent des électrons pour faire circuler l’information, cette approche repose — vous l’aurez deviné — sur les mouvements des photons.
C’est un concept qui est très étudié depuis quelques années, car l’informatique photonique est potentiellement révolutionnaire. Une fois mature, elle pourrait complètement transformer nos systèmes informatiques traditionnels.
Un champ de recherche balbutiant mais très prometteur
L’avantage le plus évident, c’est celui de la vitesse. Par définition, les photons voyagent à la vitesse de la lumière. En y encodant des données, on peut donc les transmettre beaucoup plus vite qu’en utilisant des électrons comme support. L’autre point fort des photons en tant que vecteurs d’informations, c’est le volume de données qu’ils peuvent véhiculer.
En théorie, il est possible de jouer sur différentes propriétés des ondes lumineuses pour encoder plusieurs flux de données en parallèle et les traiter simultanément. Un avantage potentiellement énorme pour des tâches comme les simulations complexes. En outre, les photons ne portent pas de charge électrique. Sur le papier, un système photo-informatique consomme donc beaucoup moins d’énergie et génère moins de chaleur résiduelle.
Mais les photons sont aussi beaucoup plus difficiles à dompter que les électrons. Les systèmes qui les exploitent sont très sensibles à un tas de facteurs environnementaux, comme la température. Il est aussi très difficile de maintenir l’intégrité et la cohérence des données. Contrairement à un simple courant électrique, qui est généralement très stable, une onde peut facilement être absorbée ou diffusée, ce qui a tendance à dégrader le signal.
Pour ces raisons, les systèmes d’informatique photonique sont aussi difficiles à miniaturiser. De plus, le fait de les intégrer aux systèmes informatiques actuels représente un défi majeur ; cela implique de créer des interfaces complexes et très délicates.
Plus performant que l’A100 d’Nvidia
C’est à cause de ces limites que les chercheurs chinois se sont rabattus sur un hybride. Mais si l’on se base sur les chiffres présentés dans l’étude, le pari semble avoir payé. Lors des tests en laboratoire, la puce ACCEL a atteint une vitesse de 4,5 petaFLOPS, soit 4,6 millions de milliards d’opérations par seconde. C’est 3000 fois plus que l’A100 d’Nvidia, la référence actuelle des puces IA.
De plus, le papier explique qu’elle consomme environ 4 millions de fois moins d’énergie que la puce du titan américain. « L’énergie nécessaire pour faire fonctionner les puces actuelles pendant une heure pourrait alimenter ACCEL pendant plus de 500 ans », affirment les chercheurs.
Une puce ultra-spécialisée et pas encore mature
S’agit-il donc d’une puce révolutionnaire qui s’apprête à transformer toute l’industrie ? Pas si vite. Car l’architecture hybride utilisée par les chercheurs pour parvenir à ces résultats limite considérablement ce que l’ACCEL est capable de faire en pratique. Elle est spécialisée dans un ensemble de tâches bien spécifiques, qui relèvent pour la plupart du machine learning.
Par exemple, selon les chercheurs, elle affiche des performances impressionnantes dans le domaine de la vision par ordinateur. Cela lui permet de faire de la reconnaissance d’images en haute résolution, ou d’analyser le trafic à bord d’un véhicule autonome.
Dans ce contexte, l’approche basée sur les photons est d’ailleurs très pertinente. Les chercheurs expliquent que la lumière issue de l’environnement transporte des informations qui peuvent directement être intégrées au traitement des données, sans conversion supplémentaire.
En revanche, l’ACCEL est complètement impuissante face à la plupart des tâches génériques que les puces traditionnelles, comme l’A100, sont capables de réaliser. Par exemple, elle ne peut absolument pas faire tourner un programme classique ou transférer des fichiers.
Autant dire que cette puce est encore très, très loin de constituer une vraie alternative au matériel d’Nvidia. Et les chercheurs en sont bien conscients. « Développer une nouvelle architecture pour l’ère de l’IA est un grand succès », se félicite un des responsables du projet cité par le SCMP. « Mais le défi le plus important, c’est de l’ouvrir à des applications pratiques pour répondre aux besoins du public », nuance-t-il.
Malgré tout, il s’agit d’une preuve de concept très prometteuse. Certes, l’informatique photonique est encore loin d’être mature, aussi bien en termes purement techniques qu’au niveau de son intégration dans les systèmes actuels. Mais il sera très intéressant de suivre l’évolution de ce concept à fort potentiel.
L’industrie chinoise dopée par les sanctions ?
Accessoirement, cette nouvelle puce témoigne aussi du dynamisme de la recherche sur le hardware informatique en Chine. Pour rappel, en août 2022, les États-Unis ont signé le CHIPS and Science Act, un gigantesque plan d’investissement à 280 milliards dont l’objectif était de « contrer » l’influence technologique grandissante de son meilleur ennemi.
Dans la foulée, plusieurs autres acteurs majeurs du secteur ont cédé à la pression de l’Oncle Sam pour couper l’accès de la Chine à ces technologies. On peut citer Nikon au Japon, ou encore le champion néerlandais ASML, une plaque tournante majeure de l’industrie qui s’est rendue indispensable grâce à ses techniques de lithographie avancées.
De nombreux spécialistes avaient émis des doutes quant à la pertinence de cette stratégie. Ils considéraient qu’elle pourrait au contraire pousser le pays de Xi Jinping à développer ses propres technologies. Et à l’heure actuelle, c’est bien la tournure que semblent prendre les événements.
Certes, la Chine est encore loin de pouvoir rivaliser avec les titans américains comme Nvidia, Intel et consorts. Mais plus le temps passe, plus il semble évident que le CHIPS Act a mis un véritable coup de fouet à l’industrie chinoise. Ses chefs de file comme SMIC progressent à grande vitesse (voir notre article). Et lorsqu’on intègre les nouvelles technologies comme l’informatique photonique à l’équation, la tech chinoise semble parfaitement positionnée pour connaître une véritable explosion d’ici quelques années, au grand dam de l’Oncle Sam. Affaire à suivre.
Le texte de l’étude est disponible ici.
