Un traitement de l'information tout-optique
Le «reservoir computing» représente un nouveau paradigme en traitement de l'information, basé sur l'idée qu'une puissance informatique peut être produite à partir de la complexité systémique. La partie centrale de la configuration est un réseau non linéaire, le réservoir, dont les nœuds servent à l'échange d'informations. Les connexions au niveau de la couche de sortie sont formées pour lire l'état et l'adapter aux sorties désirées. Le projet NOVALIS («A novel architecture for a photonics liquid state machine»), financé par l'UE, vise à développer une approche photonique innovante à la reservoir computing basée sur une MEL, qui constitue un volet important de cette technique. L'idée était de remplacer le réseau par des lasers, jouant le rôle de nœuds. Ces nœuds étaient très non linéaires pour offrir la dynamique complexe nécessaire aux calculs. La mise en application de ces nœuds a été possible par des lasers semi-conducteurs (LS) avec retour retardé. L'injection d'informations optiques avec 5 vitesses d'échantillonnage de Gsamples/s a révélé une capacité impressionnante de traitement de l'information par LS. Ensuite, le couplage et les retours ont été établis pour un système à 2 LS en utilisant des fibres optiques de maintien de polarisation. Toutefois, les scientifiques n'ont pas pu obtenir des résultats de calculs en raison de la lente variation de modulation au niveau des intensités de sortie. Une autre application des MEL a été un réseau de structures de laser à émission de surface et à cavité verticale (VCSEL) intégrés dans plusieurs diodes lasers à cavité et à couplage retardé. Ainsi, un réseau complexe a été formé, comprenant des connexions entre des diodes individuelles. Ce réseau agissait comme le réservoir. Comparée aux éléments couplés individuellement auparavant, cette approche a démontré de nombreux avantages en termes d'informatique parallèle réelle, de modularité et de flexibilité. L'activité finale du projet pour la démonstration de traitement parallèle d'informations se fondait sur les modulateurs de lumière spatiaux. Pour éviter une amplitude de variation lentement variable, une méthode fondée sur un classificateur tout-optique a été utilisé pour dresser l'état liquide du réseau VCSEL. Néanmoins, le détecteur a démontré des niveaux de bruit comparables aux amplitudes transitoires induites. Pour démontrer l'informatique parallèle, une MEL tout-optique utilisant un réservoir laser à retard couplé a été utilisée avec succès. NOVALIS a représenté un effort considérable de mise en application d'une MEL tout-optique sur plusieurs réservoirs à laser. Surmonter le problème de bruit du détecteur et la mise en application d'une procédure de formation devrait établir un concept tout-optique d'apprentissage automatique autonome.
Mots‑clés
Tout-optique, traitement de l'information, machine à l'état liquide, laser, apprentissage automatique, reservoir computing, informatique parallèle
