Des scientifiques de l'Université du Witwatersrand (Wits) ont mis au point un système qu'ils appellent un « cerveau à la lumière ». Il reconnaît des informations cachées dans des motifs lumineux complexes et pourrait accélérer les futurs systèmes de communication.
L'étude est publiée dans Nature Communications. Les travaux ont été dirigés par l'étudiant en master Hadrian Bezuidenhout, avec la participation de Kade Pieterse et Ram Nandan Kumar. Le projet était supervisé par le docteur Isaac Nape et le professeur Andrew Forbes, du Laboratoire de lumière structurée de Wits.
Le système utilise les principes de l'intelligence artificielle et de la physique. La lumière transporte des données sous des formes particulières, semblables aux lettres de l'alphabet. Le problème consiste à lire rapidement ces motifs, surtout lorsqu'ils sont déformés lors de la transmission.
Au lieu de filmer en détail et de traiter des milliers de points, on fait passer la lumière à travers des couches spéciales qui la dirigent vers des détecteurs. L'endroit où la lumière arrive révèle l'information recherchée. Les scientifiques comparent cela au comptage des tours d'un ruban torsadé, même s'il est plié de différentes manières : c'est la topologie qui importe, et non chaque pli.
Après un apprentissage sur seulement 15 exemples, le système a identifié correctement 81 structures lumineuses différentes, y compris celles qu'il n'avait jamais rencontrées auparavant. Il a continué à fonctionner même lorsque du bruit était ajouté aux détecteurs.
« Créer des motifs lumineux pour les communications n'est utile que lorsque nous pouvons les lire aussi vite que nous les créons », souligne Nape. Comment le système lumineux parvient-il précisément à gérer les distorsions et le bruit sans calculs complexes ?
Le professeur Benjamin Rosman, directeur de l'Institut MIND, souligne la valeur de l'approche interdisciplinaire : la combinaison des idées de l'IA et de la physique fondamentale ouvre de nouvelles façons de traiter l'information. Le professeur Forbes ajoute que ce travail aide à résoudre un problème clé des futurs réseaux quantiques et classiques : la lecture pratique des structures topologiques de la lumière.
Nape voit des perspectives au-delà des communications : dans les technologies quantiques, où l'extraction de données à partir de photons individuels est particulièrement difficile. L'étude montre comment l'intelligence optique peut aider dans ces domaines.
