GT Paradigmes de calcul émergents

Ce groupe de travail se propose d’étudier comment exploiter efficacement — en termes de performance, de précision et d’efficacité énergétique — des technologies de calcul émergentes présentant des niveaux de maturité très variés. Celles-ci reposent soit sur des approches électroniques, numériques ou analogiques, conventionnelles ou bio-inspirées, soit sur de nouveaux supports biomoléculaires, tels que l’ADN, l’ARN, enzymes, ou plus généralement des polymères et des nanostructures auto-assemblantes.

L’accès rapide et efficace à la mémoire est un enjeu clé pour réduire la consommation électrique et accélérer les systèmes de calcul. Les nouveaux paradigmes de calcul, comme le near-memory computing (calcul proche de la mémoire) ou l’in-memory computing (calcul en mémoire), visent à transformer l’accès mémoire en source de parallélisme plutôt qu’en goulot d’étranglement. La première approche place des unités logiques légères à proximité des blocs mémoire, tandis que la seconde exploite directement les lois physiques pour effectuer des opérations analogiques sur des mémoires non-volatiles. Ces méthodes peuvent s’inspirer des systèmes biologiques, comme le calcul neuromorphique, qui émule directement les opérations et stratégies d’organisation du système nerveux. Par exemple, les réseaux de neurones impulsionnels (Spiking Neural Networks, SNN) sont constitués de neurones qui échangent des impulsions (spikes) ordonnées dans le temps, et n’effectuent des calculs que lorsque cela est nécessaire. D’autres approches, issues de la physique statistique, incluent le calcul basé sur l’énergie ou les réseaux de Hopfield. Ces derniers modélisent des distributions complexes via des fonctions d’énergie utilisées pour des tâches génératives, notamment en traitement du langage, en robotique ou en vision par ordinateur. Enfin, le calcul biomoléculaire se propose de réaliser des calculs dans le langage même de la biologie, en utilisant ses mécanismes pour définir des systèmes moléculaires calculant intégrables et interagissant directement au sein du vivant.

Cela pose un second défi majeur : le passage à l’échelle vers des systèmes de calcul complets, intégrant ces composants émergents dans des applications réelles. Réaliser des systèmes de calcul complets, potentiellement hybrides, associant des processeurs conventionnels et des accélérateurs émergents spécialisés, nécessite de développer des méthodologies et des outils de conception couvrant l’ensemble de la chaîne, depuis l’analyse applicative jusqu’à la conception de circuits et d’architectures.

Un objectif important du GT est de contribuer à l’animation de la communauté scientifique en lien avec les GDR SOC², GDR BioComp et GDR IFM.
Le groupe de travail « Paradigmes de calcul émergents » a pour vocation d’adresser les verrous scientifiques liés au passage à l’échelle des calcul avec des composants émergents, pour concevoir des systèmes performants et très frugaux en énergie.

Responsables : Anca Molnos, Nicolas Schabanel

Liste de diffusion : c4p-gt-paradigmes@groupes.renater.fr (s’inscrire au GT sur myGDR pour s’abonner à la liste de diffusion)