IBM, géant américain de l’informatique, a récemment dévoilé les performances de sa nouvelle puce NorthPole. Celle-ci bénéficierait de la capacité à surmonter le « goulot d’étranglement de von Neumann », un défi majeur pour la plupart des processeurs actuels. La puce se démarque ainsi non seulement par ses performances accrues, mais aussi par son efficacité énergétique supérieure.
En 2014, IBM a dévoilé son processeur inspiré du cerveau humain appelé TrueNorth. Depuis, la firme a redoublé d’efforts pour aboutir à NorthPole, dont les performances sont inégalées. Comme son prédécesseur, il repose sur des réseaux neuronaux, chaque unité de calcul (neurone) étant formée d’une structure multicouche. La première couche reçoit des données brutes (des pixels), puis les couches du milieu traitent ces informations avant qu’une couche de sortie produise le résultat final.
Selon l’étude publiée sur la revue Science, ce nouveau processeur revendique être beaucoup plus rapide que les autres puces actuellement sur le marché, notamment dans la reconnaissance d’images. Sa vitesse serait, par ailleurs, quatre mille fois plus élevée que celle de TrueNorth. De plus, NorthPole serait également jusqu’à 25 fois plus efficace énergétiquement.
Surmonter le goulot d’étranglement de von Neumann
L’IBM NorthPole doit sa rapidité à son architecture fusionnant l’unité de traitement et l’unité de mémoire (RAM). Dans la plupart des architectures informatiques, ces deux composants sont deux éléments séparés, la mémoire étant souvent externe. Cela signifie qu’à chaque fois qu’une unité de traitement a besoin d’informations, elle doit solliciter la mémoire et attendre que ces données lui parviennent avant de pouvoir continuer ses calculs. Ce délai de transfert tend à ralentir le processus de traitement. Ce temps d’attente est connu sous le nom de « goulot d’étranglement de von Neumann », tiré du nom du mathématicien et pionnier de l’informatique John von Neumann.
Pour contourner ce phénomène de ralentissement, NorthPole rapproche physiquement les deux composants. La puce est composée de 256 unités de calcul contenant chacune sa propre unité de mémoire. Cette nouvelle architecture permet à chaque cœur de traitement d’accéder facilement à n’importe quel bloc de mémoire sur la puce, qu’il soit proche ou éloigné.
Durant leurs tests, les chercheurs ont pu démontrer que cette optimisation permettait au processeur d’exécuter plus rapidement un système d’IA de reconnaissance d’images. La vitesse serait jusqu’à 22 fois plus élevée comparée à celle de certains processeurs. NorthPole serait même plus efficace que les dernières puces de NVIDIA.
Outre la rapidité, la puce IBM se démarque aussi par son efficacité énergétique. Chez les autres processeurs, la circulation continue des données entre la mémoire et l’unité de traitement consomme de l’énergie. Grâce à la fusion des deux, NorthPole minimise ce besoin, réduisant ainsi sa consommation électrique.
Applications potentielles et limitations de NorthPole
La puce NorthPole présente un potentiel énorme pour des applications nécessitant des capacités de calcul à haute vitesse, notamment pour des dispositifs comme les véhicules autonomes, qui dépendent d’un traitement rapide de l’information pour garantir la sécurité et l’efficacité.
Cependant, chaque technologie a ses limites. Ce processeur IBM, malgré ses avancées, ne convient pas à certaines applications, dont la formation de l’IA. Il est limité à l’exécution de réseaux neuronaux préalablement formés. De plus, lorsqu’il s’agit de gérer de grands modèles, il peut rencontrer des difficultés. Néanmoins, l’équipe d’IBM est optimiste et prévoit la possibilité de combiner plusieurs puces NorthPole pour traiter ces grands modèles. En ce qui concerne sa disponibilité sur le marché, NorthPole ne sera probablement pas commercialisé dans l’immédiat.