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L'EXEMPLE DU CERVEAU:
DES SYNAPSES EN SILICIUM ET UN SYSTÈME SANGUIN ÉLECTRONIQUE POUR LES PUCES DES ORDINATEURS
Le développement des systèmes cognitifs se passe à tous les niveaux dans les ordinateurs et il nécessite des points de vue révolutionnaires, de Stephan Schneider, Executive Briefing Consultant, IBM Research – Zurich L'ordinateur Watson original, qui a participé au jeu télévisé Jeopardy! il y a trois ans, était composé de deux séries de grosses armoires informatiques, comme des gros frigidaires, et contenaient 92 serveurs qui consommaient près de 85 kilowatts d'énergie en fonctionnement, ce qui correspond à la consommation d'énergie de l'éclairage public d'une petite ville. En comparaison, notre cerveau consomme à peu près la même chose qu'une ampoule économique, soit 20 watts. Le potentiel des systèmes cognitifs ne pourra réellement être exploité que lorsque l'efficience énergétique de tels systèmes sera d'un tout autre ordre de grandeur.
Stephan Schneider Stephan Schneider discute des derniers développements technologiques et de leur potentiel avec la direction d'entreprises européennes de fabrication, de télécommunication et de production d'énergie au Centre de recherche d'IBM à Rüschlikon.
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Les chercheurs d'IBM travaillent à tous les niveaux dans l'ordinateur. Cela commence à l'échelle du nanomètre, par des recherches sur de nouveaux matériaux et de nouveaux concepts pour réaliser des transistors plus performants et moins gourmands en énergie. Cela continue par de nouvelles technologies de stockage pour disposer d'un accès rapide à d'immenses quantités de données. Pour terminer, ils développent des composants électro-optiques permettant un transfert plus performant des données en utilisant la lumière, au sein même de l'ordinateur et des puces électroniques. Ces domaines de recherches résultent d'un changement de philosophie: ce n'est plus le processeur qui est au centre du système mais les demandes au système pour traiter globalement d'immenses quantités de données de la manière la plus rapide et la plus efficace. Un aspect important de cette orientation est le redimensionnement, le «scaling in». Cela signifie que les composants de stockage et de logique sont étroitement intégrés dans une pile de puces compacte et tridimensionnelle, ce qui réduit la surface occupée et raccourcit d'un facteur important les liaisons pour les données entre les composants. Dans les piles de puces plus complexes, le refroidissement et l'alimentation en énergie constituent un
véritable défi car les besoins en électricité, en communication et en refroidissement au sein d'une puce 3D se passent en volume et non «seulement» en surface, comme c'est le cas aujourd'hui. Pour Bruno Michel et son équipe du centre de recherche IBM de Rüschlikon, le cerveau humain est la principale source d'inspiration pour résoudre ce problème. Leur but est d'atteindre la même efficience énergétique. Notre cerveau est 10 000 fois plus compact et consomme 10 000 fois moins d'énergie que les ordinateurs actuels car il possède un réseau unique et extrêmement performant de vaisseaux et de capillaire sanguins qui sert aussi bien à réguler la chaleur qu'à fournir l'énergie. Michel et son équipe tentent de copier ce schéma dans les puces 3D à refroidissement liquide: le refroidissement liquide assure non seulement une température de fonctionnement optimale dans les circuits mais il doit également assurer la distribution du courant. Les puces 3D à «circulation sanguine électronique» des chercheurs IBM sont basées sur un système de micro-canaux qui conduit le liquide entre les différentes couches des circuits en utilisant le principe d'une batterie à liquide électrochimiques. L'énergie n'est plus distribuée par des fils électriques mais au moyen de réactions électro chimiques rédox des produits chimiques se trouvant dans le liquide. La tâche des chercheurs est de miniaturiser la batterie liquide et d'améliorer son rendement. S'ils y parviennent, les ordinateurs actuels qui disposent d'une puissance de 1 pétaflop/s et qui représentent la taille d'une salle de classe pourraient être réduits à la taille d'un PC courant. Le cerveau sert également d'exemple aux chercheurs du centre de recherche IBM en Californie. Dans le cadre du projets SyNAPSE, ils développent des puces informatiques d'un nouveau genre que l'on appelle neuro-synaptiques et qui imitent les capacités fondamentales du cerveau humain en