{"id":7121,"date":"2018-01-31T22:32:49","date_gmt":"2018-01-31T21:32:49","guid":{"rendered":"https:\/\/largeur.com\/?p=7121"},"modified":"2018-01-31T22:33:33","modified_gmt":"2018-01-31T21:33:33","slug":"data-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/largeur.com\/?p=7121","title":{"rendered":"L\u2019optique pour nous sauver du d\u00e9luge de donn\u00e9es"},"content":{"rendered":"

La quantit\u00e9 de donn\u00e9es g\u00e9n\u00e9r\u00e9es dans le monde menace de devenir incontr\u00f4lable. Selon le rapport \u00abBeyond Fast\u00bb de l\u2019Universit\u00e9 technique d\u2019Eindhoven et du cabinet de conseil n\u00e9erlandais Dialogic, le trafic augmente \u00e0 hauteur de 40% par an dans de nombreux pays. Une situation qui risque d\u2019empirer, avec la multiplication par trois du trafic web pr\u00e9vue ces cinq prochaines ann\u00e9es. <\/span><\/p>\n

Comme le souligne Bert Jan Offrein, responsable photonique chez IBM Research, les centres de donn\u00e9es en sont en grande partie responsables: \u00abLes \u00e9changes \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur m\u00eame et entre les centres de donn\u00e9es repr\u00e9sentent 75% des flux de donn\u00e9es, soit une part nettement sup\u00e9rieure \u00e0 celle des \u00e9changes entre les centres et les utilisateurs.\u00bb<\/span><\/p>\n

Une acc\u00e9l\u00e9ration fulgurante <\/b><\/p>\n

Face \u00e0 la demande croissante en services cloud, les centres de donn\u00e9es se d\u00e9veloppent \u00e0 un rythme effr\u00e9n\u00e9. Les processeurs int\u00e8grent toujours plus de transistors, les cartes m\u00e8res davantage de processeurs et les centres de donn\u00e9es toujours plus de racks. Le plus grand du monde, le Citadel Campus, \u00e0 Tahoe Reno dans le Nevada, s\u2019\u00e9tend ainsi sur pr\u00e8s de 700\u2019000 m\u00b2, soit 61 terrains de football.<\/span><\/p>\n

Mais dans cette configuration, la communication d\u2019un rack \u00e0 l\u2019autre exige de transf\u00e9rer des donn\u00e9es sur des distances et \u00e0 des vitesses que la fibre optique actuelle n\u2019est pas capable de prendre en charge correctement. Une vitesse sup\u00e9rieure \u00e0 100 To\/s par c\u0153ur de fibre provoque d\u2019importantes distorsions au niveau des signaux de donn\u00e9es pouvant entra\u00eener la fusion du c\u0153ur de la fibre. <\/span><\/p>\n

Lars-Ulrik Aaen Andersen et ses coll\u00e8gues de la Danmarks Tekniske Universitet sont \u00e0 la pointe des fibres optiques nouvelle g\u00e9n\u00e9ration, capables de g\u00e9rer un trafic important. Ils ont surmont\u00e9 les probl\u00e8mes de transmission en cr\u00e9ant des multiplexeurs optiques avec une fibre monomode \u00e0 grand nombre de brins. Combin\u00e9 \u00e0 des amplificateurs, le syst\u00e8me offre une transmission optique d\u2019une tr\u00e8s haute capacit\u00e9, correspondant \u00e0 un p\u00e9taoctet (soit 1015 octets ou 223\u2019000 DVD) par seconde sur 1000 km. <\/span><\/p>\n

\u00abCe n\u2019est pas une solution th\u00e9orique. Nous en avons fait la d\u00e9monstration physique. C\u2019est fantastique\u00bb, dit le chercheur. Ce syst\u00e8me pourrait permettre de diviser par dix le co\u00fbt, l\u2019\u00e9nergie et l\u2019espace requis en moyenne pour chaque octet d\u2019un centre de donn\u00e9es.<\/span><\/p>\n

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La modulation sur puce <\/b><\/p>\n

Pour transf\u00e9rer des donn\u00e9es via une fibre optique, le signal \u00e9lectronique sur la puce doit \u00eatre converti en lumi\u00e8re. L\u2019op\u00e9ration a g\u00e9n\u00e9ralement lieu dans le c\u00e2ble, la gaine incluant des lasers, d\u00e9tecteurs et \u00e9quipements \u00e9lectroniques contribuant <\/span><\/p>\n

\u00e0 moduler les impulsions de lumi\u00e8re. Plus la conversion \u00e9lectro-optique est r\u00e9alis\u00e9e pr\u00e8s de la puce, plus la performance de transmission est \u00e9lev\u00e9e. Les chercheurs du monde entier tentent donc de rapprocher au maximum l\u2019optique du processeur, le but ultime \u00e9tant d\u2019effectuer la conversion directement sur la puce. Les liaisons \u00e9lectriques et optiques se trouveraient ainsi c\u00f4te \u00e0 c\u00f4te \u00e0 l\u2019\u00e9chelle nanom\u00e9trique.<\/span><\/p>\n

La conversion de donn\u00e9es \u00e9lectroniques en lumi\u00e8re sur puce de silicium s\u2019av\u00e8re compliqu\u00e9e, selon Jonathan Finley, chercheur au Walter Schottky Institut de la Technische Universit\u00e4t M\u00fcnchen. \u00abDans l\u2019informatique, cela fait soixante ans que l\u2019on travaille exclusivement avec le silicium, qui n\u2019\u00e9met pourtant pas de lumi\u00e8re.\u00bb D\u2019o\u00f9 l\u2019\u00e9mergence d\u2019une nouvelle science des mat\u00e9riaux: la photonique sur silicium. <\/span><\/p>\n

Le chercheur et ses coll\u00e8gues ont d\u00e9velopp\u00e9 de minuscules lasers \u00e0 nanofils 1000 fois plus fins qu\u2019un cheveu humain, pouvant g\u00e9n\u00e9rer et transmettre de la lumi\u00e8re sur la puce. \u00abNous avons cr\u00e9\u00e9 des filaments d\u2019ars\u00e9niure de gallium sur des guides d\u2019ondes en silicium, pr\u00e9cise-t-il. Ce mat\u00e9riau \u00e9tait d\u00e9j\u00e0 utilis\u00e9 dans le tout premier laser con\u00e7u. Cependant, nous avons d\u00e9couvert que si ces cristaux sont tr\u00e8s fins, avec un diam\u00e8tre de 300 nm, ils sont extr\u00eamement efficaces.\u00bb <\/span><\/p>\n

Pour donner une id\u00e9e de la r\u00e9volution qui se joue ici, il faut rappeler qu\u2019un moteur de recherche classique utilise environ 1 nanojoule d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 par octet. Or, le laboratoire est pass\u00e9 \u00e0 un femtojoule par octet. \u00abNous avons multipli\u00e9 par 1 million l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique de chaque octet d\u2019information, indique Jonathan Finley. \u00e0 plus vaste \u00e9chelle, cette innovation pourrait r\u00e9duire drastiquement la consommation mondiale d\u2019\u00e9nergie li\u00e9e \u00e0 l\u2019informatique.\u00bb <\/span><\/p>\n

Ces quatre derni\u00e8res ann\u00e9es, d\u2019autres laboratoires, comme celui de Lars-Ulrik Aaen Andersen, ont pu g\u00e9n\u00e9rer de la lumi\u00e8re sur des puces en silicium. \u00abCertains de nos travaux sur la communication laser sur puce sont cruciaux, avance-t-il. Je pense que nous sommes proches d\u2019une perc\u00e9e qui aboutira \u00e0 un produit commercial.\u00bb Jonathan Finley est tout aussi optimiste. \u00abLes lasers sur puce pourraient \u00eatre commercialis\u00e9s d\u2019ici six \u00e0 huit ans.\u00bb <\/span><\/p>\n

Les progr\u00e8s li\u00e9s aux polym\u00e8res <\/b><\/p>\n

\u00e0 l\u2019\u00e8re de la photonique sur silicium, les polym\u00e8res pourraient permettre d\u2019int\u00e9grer la photonique sur les semiconducteurs compos\u00e9s et les plateformes en silicium. Sous l\u2019\u00e9gide du pionnier de la photonique britannique, Michael Lebby, l\u2019entreprise am\u00e9ricaine Lightwave Logic Inc. a con\u00e7u de nouveaux modulateurs \u00e0 guides d\u2019ondes \u00e0 cr\u00eate \u00e0 l\u2019aide de polym\u00e8res organiques. Plus r\u00e9sistant aux variations de temp\u00e9rature, ce mat\u00e9riau pr\u00e9sente un fort potentiel de performance et d\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique. De plus, comme les polym\u00e8res r\u00e9sistent \u00e0 une chaleur extr\u00eame, ils peuvent \u00eatre pulv\u00e9ris\u00e9s sur le silicium durant la production de puces standards.<\/span><\/p>\n

Les modulateurs peuvent d\u00e9j\u00e0 transmettre des donn\u00e9es \u00e0 des vitesses sup\u00e9rieures \u00e0 50\u00a0Go\/s et pourraient \u00eatre utilis\u00e9s dans diverses configurations 4 x 50 pour atteindre 400\u00a0Go\/s, une vitesse dont se rapprochent de nombreux centres de donn\u00e9es. L\u2019\u00e9quipe travaille d\u00e9sormais sur des structures avanc\u00e9es en polym\u00e8res qui permettraient aux \u00e9metteurs d\u2019aller jusqu\u2019\u00e0 800\u00a0Go\/s. \u00abD’ici dix ans, les circuits int\u00e9gr\u00e9s photoniques avec des polym\u00e8res permettront de surmonter le d\u00e9luge de donn\u00e9es, indique Michael Lebby. Les polym\u00e8res pr\u00e9sentent beaucoup d\u2019avantages: stabilit\u00e9 \u00e0 haute temp\u00e9rature, fiabilit\u00e9, performances \u00e9lev\u00e9es, faible puissance et techniques de fabrication simples. Ainsi, ils sont id\u00e9aux pour cr\u00e9er des moteurs polym\u00e8res pour les applications de donn\u00e9es, mais aussi pour d\u2019autres secteurs: sant\u00e9, biens de consommation, automobile ou produits transportables fonctionnant sur batterie.\u00bb<\/span><\/p>\n

La nouvelle \u00e8re de l\u2019informatique photonique <\/b><\/p>\n

L\u2019avenir de l\u2019informatique reposera-t-il enti\u00e8rement sur la photonique? Les chercheurs imaginent un futur o\u00f9 l\u2019informatique abandonnerait les \u00e9lectrons au profit de la lumi\u00e8re. \u00abIl ne faut pas se m\u00e9prendre: l\u2019informatique optique sera diff\u00e9rente de l\u2019informatique d\u2019aujourd\u2019hui, pr\u00e9vient Jonathan Finley. Quand on entre des 1 et des 0, les transistors \u00e9lectroniques effectuent des op\u00e9rations math\u00e9matiques sp\u00e9cifiques. Avec l\u2019informatique optique, le transistor pourrait diff\u00e9rencier un \u00e9l\u00e9ment, l\u2019int\u00e9grer ou modifier sa phase. Ainsi, les r\u00e9sultats pourraient \u00eatre bien plus nuanc\u00e9s.\u00bb<\/span><\/p>\n

L\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des syst\u00e8mes enti\u00e8rement photoniques s\u2019av\u00e8re particuli\u00e8rement int\u00e9ressante pour les ing\u00e9nieurs travaillant sur l\u2019informatique neuromorphique qui imite l\u2019architecture du cerveau. \u00abLes ordinateurs \u00e9lectroniques sont relativement lents et plus ils sont rapides, plus ils consomment d\u2019\u00e9nergie\u00bb, indique C. David Wright, professeur \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 d\u2019Exeter. Ce dernier a r\u00e9cemment contribu\u00e9 \u00e0 la conception d\u2019une synapse enti\u00e8rement photonique parfaitement int\u00e9gr\u00e9e, similaire \u00e0 son homologue biologique. <\/span><\/p>\n

\u00abLes ordinateurs classiques sont limit\u00e9s: ils n\u2019ont pas les capacit\u00e9s de traitement parall\u00e8le et d\u2019apprentissage int\u00e9gr\u00e9 du cerveau humain, ajoute-t-il. Nous nous attaquons \u00e0 ces deux probl\u00e8mes en d\u00e9veloppant des architectures informatiques similaires au cerveau et en exploitant les gains de vitesse et de puissance de la r\u00e9volution de la photonique sur silicium \u00e0 venir.\u00bb<\/span><\/p>\n

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Une version de cet article est parue dans le magazine Technologist (no 15).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La photonique semble \u00eatre l\u2019outil id\u00e9al pour faire face \u00e0 l\u2019afflux de donn\u00e9es. Reste n\u00e9anmoins un d\u00e9fi majeur: convertir les donn\u00e9es \u00e9lectroniques en lumi\u00e8re sur les puces de silicium.<\/p>\n","protected":false},"author":20199,"featured_media":7122,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[],"class_list":["post-7121","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-technophile","technophile"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7121","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/20199"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=7121"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7121\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7123,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/7121\/revisions\/7123"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/7122"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=7121"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=7121"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=7121"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}