Nous vous présentons:
Vue d’ensemble
Le Problème
Notre monde numérique s’étend de jour en jour. De l’Intelligence Artificielle et l’Internet des Objets à l’Informatique Quantique et aux Réseaux Sociaux, la quantité de données qui sillonnent la planète atteint déjà des niveaux stupéfiants — et elle ne fera qu’augmenter de manière exponentielle. Nous vivons dans l’ère de la donnée.
Bien que toute cette croissance soit potentiellement bénéfique pour l’humanité, nous sommes désormais prisonniers de nos propres fils et fibres. Ils ne suffisent plus à connecter équitablement, justement — et surtout efficacement — toutes les ressources numériques de la planète. L’époque des opérateurs téléphoniques est révolue depuis longtemps; aujourd’hui, les systèmes doivent être capables de déplacer des péta-bits (1 000 000 000 000 000 bits) de données chaque seconde pour répondre aux exigences non seulement des humains, mais aussi des machines et des algorithmes… c’est le début de la véritable courbe en bâton de hockey.
Avec les systèmes de commutation actuels utilisant tous les outils électroniques et photoniques possibles pour déplacer et commuter toutes ces données — tout en consommant toujours plus d’énergie — nous sommes arrivés à un point où les architectures d’il y a 60 ans ne peuvent plus soutenir ces systèmes. Juste au moment où notre chère loi de Moore semble s’éteindre et où nous ne pouvons plus compter sur une augmentation perpétuelle des performances de nos microprocesseurs.
Un changement de paradigme est nécessaire — mais un changement qui, paradoxalement, ne semble pas en être un…
L'opportunité
L'opportunité est claire : si nous voulons un accès mondial et instantané à toujours plus d'informations, notamment grâce à des algorithmes comme l’intelligence artificielle, nous devons améliorer notre efficacité.
Aujourd'hui, de nombreux systèmes manquent tout simplement de données, simplement parce qu'ils ne peuvent accéder à suffisamment de données provenant du monde extérieur. Les processeurs peuvent fonctionner en mode veille, ne traitant rien du tout, en attendant leurs informations. Non seulement cela représente un gaspillage de cycles opérationnels et d'énergie, mais cela entraînera également des volumes de données de plus en plus importants, inaccessibles ! Les retards entraîneront une migration vers les données les plus disponibles, là où seuls les points de service les plus importants et les plus accessibles existent.
La circulation équitable de toutes les données sur Internet est donc d'une importance capitale, non seulement pour les individus, mais aussi pour les industries (grandes et petites), la science, l'économie et la représentation géopolitique.
La vision
La nature a beaucoup à nous enseigner — les exemples sont partout, du Velcro à la pénicilline.
Nous avons même utilisé les hypothèses les plus fondamentales sur le fonctionnement du cerveau pour créer de vastes modèles informatiques appelés réseaux neuronaux — la base de toute intelligence artificielle.
La vision d’Axonal Networks est également de s’inspirer du cerveau comme point de départ — mais plutôt que de considérer le neurone comme centre du calcul, l’objectif est d’utiliser les axones, dendrites et synapses comme modèle pour les interconnexions.
Même si le cerveau compte plus de 10 billions d’interconnexions, il utilise ses ressources de façon judicieuse. La nature a bien appris la règle du calcul et des communications distribués, en connectant les zones avec des niveaux de connectivité variables tout en optimisant l’utilisation des liens afin de limiter la consommation d’énergie.
Ainsi, quelque part entre une méthode de connexion « tout-à-tout » et un jeu de téléphone cassé en série se trouve la clé de la topologie d’interconnexion du cerveau. Bien que nous soyons loin de la complexité d’un cerveau humain, l’essentiel est d’utiliser des concepts bien connus en ingénierie et en informatique — mais dans une architecture d’interconnexion plus optimisée, plus efficace et plus puissante.
Notre solution
Pour un très grand problème, il faut une très grande solution… C’est pourquoi plusieurs technologies doivent être utilisées en harmonie pour résoudre le dilemme des interconnexions.
Architecture – la façon dont les fils sont disposés.
Photonique – ce que les fils transmettent.
Logique – comment le tout sait quoi faire.
Une architecture de commutation, c’est exactement cela : une organisation de « commutateurs ». Les commutateurs sont des constructions simples et fondamentales qui permettent généralement au flux de données de circuler dans l’une ou l’autre direction selon un signal de contrôle. En s’appuyant sur des éléments de structures bien connues dans le domaine des communications de données au cours des dernières décennies — notamment les topologies Banyan et Crossbar — et en les réinterprétant selon le concept de multiplexage par répartition spatiale (plusieurs trajets parallèles dans un système distribué), une nouvelle architecture a été imaginée.
Un système distribué nécessite ensuite les avantages de la lumière et de la photonique. Comme plusieurs fils distribués doivent toujours transporter des données à très haute vitesse — et que ces données doivent parfois être acheminées sur des distances physiques plus larges (par exemple des dizaines de mètres) — l’efficacité des signaux optiques, ainsi que leur immunité au bruit et aux perturbations, en fait le seul choix possible.
Enfin, la séparation traditionnelle entre les « fils » et les « transistors » approche de sa fin. Le transcepteur optique — qui utilise des fibres de verre comme « fils » en convertissant la lumière en électricité et vice versa — a été jusqu’ici exclusivement responsable de la transmission des données, tandis que la micropuce s’occupait exclusivement de leur traitement. Or, cette frontière s’amenuise chaque année à mesure que la lumière s’infiltre toujours plus profondément dans le sanctuaire informatique.
La solution ultime consiste à amener la lumière jusqu’au dernier micron… directement aux dispositifs électroniques qui font la « réflexion » — et à faire de la lumière une partie intégrante du calcul.
Pour y parvenir, le troisième pilier de la solution repose sur les portes optiques. Grâce à des technologies comme la photonique sur silicium, un dispositif fondamental capable d’interpréter directement les signaux lumineux et de générer de nouveaux signaux lumineux révolutionnera la façon dont fonctionne l’informatique. En éliminant la conversion effectuée par le transcepteur optique (de l’électricité vers la lumière et vice versa), la vitesse de traitement peut être augmentée de façon spectaculaire.
Ce trio — architecture, interconnexions et logique — permet d’atteindre quelque chose qu’aucun autre système de commutation n’a offert jusqu’ici : une trame d’interconnexion évolutive en continu, à haute vitesse, pouvant être agrandie encore et encore à partir d’un noyau de commutation minimal.
David Rolston
Biographie
Le Dr David Rolston a obtenu un doctorat en génie électrique de l’Université McGill en 2000, dans le domaine des systèmes photoniques. La même année, il a travaillé chez FCI-Areva (aujourd’hui intégré à Amphenol) à titre de chercheur scientifique pour leur centre de recherche corporatif. À la fin de 2001, il a cofondé Reflex Photonics à Montréal, au Canada. Il y a occupé plusieurs rôles — de chef de la technologie (CTO) à concepteur, en passant par la vente et la recherche de capital d’investissement — et a contribué à la croissance de l’entreprise jusqu’à son acquisition par Smiths Interconnect, une multinationale britannique, en 2019. Reflex comptait alors environ 60 employés, avec des salles blanches de classe 10000 dédiées à l’assemblage, à la fabrication et à l’encapsulation à l’échelle des puces pour des modules de transcepteurs optiques parallèles à faible coût et haute performance, destinés à des marchés à haute fiabilité tels que l’aérospatiale, l’avionique, le militaire et l’industriel.
Le Dr Rolston possède plus de 25 ans d’expérience en développement technologique et commercial. Il a collaboré avec des investisseurs, généré des occasions d’affaires grâce à des démarches de vente directe, ainsi que par la rédaction de propositions de projets auprès d’entreprises telles que Cisco, IBM, Infinera, Raytheon, Harris et plusieurs autres. Il a également travaillé avec de nombreuses universités au Canada et aux États-Unis sur des projets liés à diverses technologies optiques et industrielles dans le cadre de contrats du CRSNG (NSERC) ou de la DARPA, et a rédigé de nombreuses demandes de brevets.
Photo : David Rolston et le chercheur Daniel Musat, 2023