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Entrainer optiquement des architectures modernes d’ intelligence artificielle?
L ' apprentissage profond moderne s ' appuie presque exclusivement sur des accélérateurs matériels électroniques( GPU) et sur l ' algorithme de rétropropagation de l ' erreur(« back-propagation »). Cette méthode d’ entrainement entraîne des goulots d ' étranglement énergétiques et temporels qui limitent potentiellement la taille et les performances des réseaux de neurones actuels.
Néanmoins des alternatives existent. Des chercheurs du Laboratoire Kastler Brossel, en collaboration notamment avec l ' entreprise LightOn, ont récemment surmonté cette barrière en implémentant expérimentalement un algorithme d ' entraînement appelé " alignement direct de la rétroaction "( Direct Feedback Alignment- DFA) sur une plateforme hybride optoélectronique. Le dispositif utilise une unité de traitement optique( OPU) exploitant la diffusion multiple de la lumière pour effectuer des multiplications de matrices aléatoires à très grande échelle, l ' opération centrale de cet algorithme, permettant ainsi d’ entrainer un modèle classique sur GPU. Cette approche innovante a permis d ' entraîner optiquement des architectures de pointe dépassant le milliard de
paramètres. L ' équipe a ainsi démontré de bonnes performances sur une grande variété de tâches: traitement du langage naturel( Transformers), vision par ordinateur appliquée aux projections climatiques( Vision Transformers), et synthèse d ' images via des modèles de diffusion. L ' étude du passage à l ' échelle montre de plus que pour des réseaux ultra-profonds et très larges, cette méthode hybride pourrait permettre de réduire le temps d ' entraînement par rapport à l’ approche classique basée sur de la back-propagation sur GPU. Ces résultats ouvrent une voie concrète pour soutenir la croissance exponentielle de l ' intelligence artificielle au-delà des architectures traditionnelles de von Neumann.
RÉFÉRENCE Z. Wang, K. Müller, M. Filipovich, J. Launay, R. Ohana, G. Pariente, S. Mokaadi, C. Brossollet, F. Moreau, A. Cappelli, I. Poli, I. Carron, L. Daudet, F. Krzakala, S. Gigan, " Streamlined optical training of large-scale modern deep learning architectures with direct feedback alignment," PNAS 123( 20), e2532022123( 2026), https:// doi. org / 10.1073 / pnas. 2532022123.
Comment mieux absorber la lumière du soleil? Les limites fondamentales de l ' absorption large bande
Optimiser l ' absorption de la lumière solaire avec un minimum de matériau constitue à la fois une question théorique générale et un enjeu pour réduire l’ impact environnemental et les coûts des cellules solaires.
DDans les cellules solaires, la diffusion lambertienne est souvent considérée comme la stratégie de référence pour piéger la lumière. Pourtant, elle ne représente pas une limite fondamentale pour l’ absorption. De plus, les modèles d ' absorption historiques sont en règle générale restreints au domaine de l ' optique géométrique et au régime de faible absorption. Une équipe de recherche du C2N, de l ' IPVF et du PROMES vient de proposer un modèle général pour l ' absorption multi-résonante d ' un système ouvert dissipatif. Il permet de déterminer la limite fondamentale de l’ absorption large bande dans une couche d’ épaisseur d, qui s’ exprime simplement sous la forme d ' une loi de Beer-Lambert généralisée: A = 1 − exp( −Fαd), où α est le coefficient d’ absorption et F le facteur d’ augmentation du trajet optique. Cette étude apporte une réponse à un débat ancien sur la meilleure stratégie de piégeage de la lumière dans les cellules solaires. Pour une illumination provenant de toutes les directions( isotrope), la limite obtenue est F = 4n ², où n est l’ indice de réfraction. Ce résultat étend la limite lambertienne à l ' optique ondulatoire et aux fortes absorptions. Pour une illumination restreinte angulairement, F peut être augmenté jusqu’ à F = 8πn ²/ √3 en utilisant une absorption multi-résonante induite par des motifs périodiques hexagonaux. Ces résultats offrent de nouvelles perspectives pour optimiser l ' absorption de la lumière solaire et pour réduire la quantité de matériau, ouvrant la voie à des cellules solaires ultrafines et efficaces.
RÉFÉRENCES S. Collin, M. Giteau,“ Upper Bounds on Broadband Absorption and Application to Solar Cells,” PRX Energy 5, 023006, 2026 https:// doi. org / 10.1103 / 1tzg-hgqx
Photoniques 138 I www. photoniques. com 09