Intel dévoile Loihi 2, la puce qui recrée la structure du cerveau en silicium

L'informatique neuromorphique est née à la fin des années 1960 avec un objectif très ambitieux : concevoir des circuits intégrés et des algorithmes capables de mimer le comportement du système nerveux. Il a fallu des décennies pour commencer à entrevoir le potentiel de cette discipline dans des domaines aussi pertinents que la robotique ou l'intelligence artificielle. Intel vient de franchir une nouvelle étape avec la seconde génération de sa puce Loihi.

En 2017, Intel a introduit un processeur très curieux, la puce neuromorphique Loihi. La première version de la puce de Loihi présentée par Intel comprenait 130 000 « neurones » de silicium connectés à 130 millions de « synapses », les jonctions qui, chez les humains, connectent les neurones dans le cerveau. Cette semaine, Intel a dévoilé la seconde génération de sa puce avec un million de neurones, elle est dix fois plus rapide que son prédécesseur.

Les processeurs Loihi 2 sont fabriqués en utilisant une version préliminaire de la technologie d’intégration Intel 4, un nœud qui utilise la photolithographie ultraviolette extrême (EUV) de 7 nm, mais qui, selon Intel, a une densité de transistors comparable à la lithographie 5 nm de TSMC.

Une puce très différente des processeurs classiques

Intel parle de « l’informatique probabiliste », ce sont des puces très différentes des processeurs classiques. Elles sont considérées comme l’avenir de l’intelligence artificielle, ces puces utilisent un pipeline séquentiel d’instructions visant à imiter le fonctionnement du cerveau.

L’informatique neuromorphique est conçue pour les appareils intelligents qui doivent relever le défi de traiter d’énormes quantités de données en temps réel, tout en s’adaptant simultanément aux changements imprévus. Et tout cela en s’en tenant à une consommation et une latence très exigeantes.

Plus concrètement, ces puces permettront de faire avancer l’identification des commandes vocales utilisée par les assistants vocaux. Dans les premiers tests expérimentaux, une puce Loihi s’est avérée aussi précise pour reconnaître les commandes vocales qu’un processeur standard, mais selon les chercheurs d’Accenture qui ont mené cette expérience, ces puces neuromorphiques consomment jusqu’à 1000 fois moins d’énergie et parviennent à répondre beaucoup plus rapidement.

Les domaines d’application sont très diversifiés. Citons, par exemple, la connaissance des gestes. Dans ce domaine, le calcul neuromorphique apparaît bien plus performant que les algorithmes classiques d’intelligence artificielle que nous utilisons actuellement pour identifier et reconnaître des gestes d’un large éventail de personnes. Même constat pour les images, selon Intel, les systèmes neuromorphiques sont jusqu’à 24 fois plus rapides et 30 fois plus efficaces que les solutions qui utilisent la combinaison d’un GPU et d’un CPU pour la reconnaissance d’objets dans une photo.

Intel évoque également d’autres exemples très concrets, comme celui d’une application de géolocalisation pour trouver l’itinéraire optimal à suivre par un livreur de colis en prenant en compte une grande quantité de facteurs différents.

IBM, HP, Samsung, Qualcomm, Google et Intel développent ce type de puces

Intel n’est pas le seul à investir énormément d’argent dans cette discipline, IBM, HP, Samsung, Qualcomm ou encore Google développent des puces similaires. C’est un langage très différent de celui parlé par les processeurs modernes. Ces réseaux de neurones à impulsions (SNN: Spike Neural Networks, en anglais) sont aujourd’hui bien moins développés que les algorithmes d’apprentissage en profondeur qui dominent la recherche moderne sur l’IA et que l’on utilise désormais massivement dans nos smartphones.

Cependant, ces nouveaux neurones ont le potentiel d’être beaucoup plus rapides et plus économes en énergie que les processeurs actuels, ce qui offre un gros potentiel pour la prochaine évolution de l’IA sur des appareils à faible consommation d’énergie comme les smartphones ou les robots. Mais pour le moment, ces puces sont uniquement disponibles pour les chercheurs. Intel cherche surtout à construire un écosystème neuromorphique, dans le but de commercialiser sa solution auprès des entreprises.

Parallèlement à cette nouvelle puce, le fondeur américain a publié un nouveau cadre logiciel open source appelé LAVA pour aider les chercheurs à créer des applications « neuro-inspirées » pouvant fonctionner sur tout type de matériel neuromorphique ou même sur des processeurs conventionnels.

Les entreprises et universités qui travaillent dans ce domaine ont de nombreux projets de recherche en cours, dont certains en collaboration avec des organismes éloignés du monde académique, qui, justement, cherchent à démontrer la viabilité commerciale de ces solutions. Selon Intel, Loihi 2 va permettre d’avancer sur cet objectif de proposer une alternative à l’informatique classique.