L’intelligence artificielle pour prédire la propagation non-linéaire d’impulsions dans les fibres optiques

Les techniques d’intelligence artificielle ont connu ces dernières années un développement fulgurant et ont permis des gains extrêmement significatifs aussi bien en termes de rapidité et qu’en termes de qualité dans de nombreuses applications. Elles sont ainsi largement déployées lorsque de grandes quantités de données sont disponibles : elles permettent de reconnaitre avec précision différentes caractéristiques et d’offrir des prédictions pertinentes, que ce soit sur les réseaux sociaux, dans les jeux vidéo ou bien comme aide au pilotage d’une voiture autonome.

Ces techniques d’intelligence artificielle reposent sur des neurones virtuels mis en réseau et qui sont capables d’apprendre à partir de quelques règles ou bien à bien à partir de collections de données. Dans une contribution récente [1], les chercheurs de l’équipe Solitons Lasers et Communications Optiques du laboratoire ICB en collaboration avec l’Université d’Aston, ont mis en œuvre ces méthodes pour la résolution de problèmes de physique appliquée comme la prédiction des modifications affectant la lumière voyageant dans une fibre optique. Si l’on sait résoudre numériquement efficacement cette question, les temps de calculs nécessaires deviennent considérables quand plusieurs dizaines de milliers de combinaisons différentes sont à tester. Une fois une phase d’apprentissage réalisée, un réseau neuronal est en mesure de traiter en quelques secondes seulement des problèmes complexes qui auraient nécessité plus d’une journée avec les programmes informatiques traditionnels. Il devient dès lors possible d’identifier quasi-instantanément les paramètres à mettre en œuvre pour obtenir une impulsion lumineuse spécifique. Les réseaux neuronaux constituent donc une aide précieuse pour imaginer de nouvelles solutions techniques afin, par exemple, de manipuler à de très hautes cadences et de manière tout optique des signaux de quelques millièmes de milliardièmes de seconde.

Les applications potentielles ne sont pas limitées au domaine des télécommunications par fibre optique. Ils s’avèrent également pertinents dans la conception de sources lasers fibrées [2]. Des collègues de l’Université de Franche-Comté explorent ainsi avec succès le recours aux réseaux neuronaux dans le cadre de la prédiction extrêmes dans les systèmes optiques.

Références :

• [1] S. Boscolo and C. Finot, Optics and Laser Technology, 131, 106439 (2020). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02484123/
• [2] C. Finot, I. Gukov, K. Hammani, S. Boscolo Optical Fiber Technology 45 , 306 (2018). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01821853/