fr.wedoany.com Rapport : L’entreprise shanghaïenne de calcul optique Guangbenwei Technology, en collaboration avec Dongfang Tiansuan, a lancé le développement de la première charge utile de satellite de calcul optique spatial au monde, avec pour objectif d’appliquer pour la première fois la technologie de calcul optique à des scénarios d’ingénierie spatiale.

La course à la puissance de calcul spatiale s’intensifie. Elon Musk prédit que d’ici 2032, les satellites d’intelligence artificielle spatiale alimentés par énergie solaire pourraient devenir la solution de calcul la plus économique au monde. Jensen Huang, PDG de Nvidia, a également souligné en mars dernier que tout endroit générant des données doit être doté d’intelligence. Cependant, le calcul spatial fait face à des défis techniques majeurs : dans l’environnement sous vide, la dissipation thermique des puces est difficile, et les radiations de particules à haute énergie provoquent facilement des erreurs de calcul.

Guangbenwei Technology tente de contourner ces problèmes en adoptant la technologie de calcul optique. L’entreprise estime que le calcul optique utilise les photons comme support d’information de calcul. Les photons, étant dépourvus de charge électrique, ne sont pas naturellement perturbés par les particules à haute énergie et ne nécessitent aucune protection spéciale contre les radiations. La propagation de la lumière dans les guides d’ondes pour effectuer des calculs génère très peu de chaleur, et la consommation statique tend théoriquement vers zéro. Ces caractéristiques sont parfaitement adaptées aux contraintes des satellites, où l’énergie est limitée et la dissipation thermique difficile. De plus, pour un même poids de charge utile, les structures de dissipation thermique et les systèmes énergétiques nécessaires aux puces de calcul optique sont plus légers et plus compacts, permettant d’accueillir davantage de puissance de calcul.

Pu Huanan, vice-président de l’Institut de recherche de Guangbenwei Technology, a indiqué que l’amélioration des performances des puces de calcul électronique dépend depuis longtemps de la miniaturisation des procédés de fabrication. Lorsque l’espacement des grilles des transistors est réduit à un certain niveau, l’effet tunnel quantique entraîne des fuites de courant et des erreurs de calcul. Les puces de calcul optique ne dépendent pas des procédés avancés dominés par les machines de lithographie ultraviolette extrême. Les procédés existants de 45 nanomètres et plus, voire submicroniques, suffisent à répondre aux besoins de fabrication. L’augmentation de la puissance de calcul repose sur l’expansion de l’échelle du calcul optique et l’exploitation de multiples dimensions de réutilisation des photons, telles que la longueur d’onde et la polarisation, tandis que la génération de chaleur et la consommation d’énergie restent stables.

Guangbenwei Technology est actuellement la seule entreprise au monde à avoir simultanément réalisé le calcul en mémoire photonique et le calcul optique sur substrat de verre. Le calcul en mémoire photonique permet de stocker directement les paramètres des grands modèles à l’intérieur de la puce, éliminant ainsi les transferts fréquents de données et réduisant la latence de calcul à un dixième de celle des solutions de calcul optique traditionnelles. Sur la base de cette approche technologique, l’entreprise a développé la puce de calcul optique offrant la plus haute densité de puissance de calcul au monde, qui a été validée à plusieurs reprises par des fabrications de prototypes et a atteint des applications au niveau produit. L’année dernière, l’entreprise a lancé sa première carte de calcul hybride optoélectronique et l’a déployée sur un grand modèle spécialisé dans le secteur financier. La deuxième génération devrait être lancée cette année.

De la Terre à l’espace, Pu Huanan estime que le calcul optique doit encore franchir le cap de l’ingénierie. Les fortes vibrations lors de la phase de lancement de la fusée mettent à l’épreuve la stabilité structurelle de l’encapsulation de la puce. Une fois en orbite, il est nécessaire de réaliser une validation au niveau système de l’énergie, du contrôle thermique et des communications. La répartition des tâches entre les deux parties est claire : Dongfang Tiansuan dirige l’ensemble du processus de développement de la charge utile, du renforcement contre les radiations spatiales, du contrôle thermique, de l’adaptation énergétique et de la validation en orbite ; Guangbenwei Technology fournit l’architecture de la puce de calcul optique, le moteur de calcul et le support de l’écosystème logiciel. Actuellement, la carte de calcul hybride optoélectronique utilisée dans la charge utile de calcul optique développée conjointement atteint déjà une puissance de calcul de 300 billions d’opérations par seconde (TOPS) par carte, prenant en charge l’inférence multi-précision INT8 et FP8, et a déjà subi des tests de validation en environnement orbital.

Guangbenwei Technology indique que son objectif est de construire un système complet de calcul optique, allant des matériaux à l’encapsulation, en passant par les puces optiques et électroniques, des nœuds de calcul à l’interconnexion des nœuds, jusqu’à la pile logicielle complète, afin de fournir aux clients des solutions flexibles combinant calcul optique, interconnexion optique et transmission optique en fonction des besoins réels. Cette approche est similaire à la logique de Nvidia, qui est passée d’une seule carte GPU à des solutions au niveau cluster, mais la technologie sous-jacente est différente.

Actuellement, le secteur du calcul spatial en est encore à un stade très précoce de développement. De nombreux défis techniques restent à relever dans les domaines de la validation technologique, de l’intégration système et du déploiement à grande échelle. Les ressources énergétiques limitées des plateformes embarquées sur satellite, le cycle d’itération des puces spatiales et le déploiement à faible coût en orbite sont autant d’obstacles que le calcul spatial doit surmonter pour passer de l’expérimentation à la commercialisation. Le choix de la voie technologique pour les puces et systèmes de calcul déterminera le plafond de capacité des futures constellations de puissance de calcul.

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