Mots-clés : Microélectronique mixte analogique-numérique, Asynchronisme, Grille 2-D, Rétines artificielles

En matière d'algorithmique massivement parallèle sur grille 2-D de processeurs, une opération coûteuse en temps de calcul et pourtant fréquente en traitement d'image de bas à moyen niveau consiste à propager de proche en proche un signal, comme un liquide se répandrait dans un milieu poreux. Par exemple, l'opérateur baptisé sous le nom de "reconstruction géodésique" par l'école de morphologie mathématique est une opération de propagation conditionnelle utile et fréquente pour aller vers la segmentation de l'image ou manipuler des objets déjà segmentés.

Pour réaliser la reconstruction géodésique, il s'avère en fait très intéressant de disposer d'une structure matérielle de propagation asynchrone, c'est-à-dire ne nécessitant aucun cadencement par des horloges durant la propagation. Cela permet d'aller vite en dépensant très peu d'énergie. Cette perspective a déjà motivé plusieurs travaux de recherche. Le plus vaste effort engagé concerne les réseaux de neurones cellulaires (CNN pour Cellular Neural Networks) sur lesquelles travaillent (ou ont travaillé) de nombreuses  équipes depuis 10 ans, l'une des plus actives étant en Hongrie. En fait, un CNN est beaucoup plus qu'un réseau de propagation : c'est une grille 2-D de processeurs analogiques interconnectés localement, pour laquelle la propagation fait implicitement partie des "instructions" disponibles. Un CNN avec photocapteur associé à chaque processeur est une rétine artificielle programmable analogique.

Convaincus que le futur des rétines artificielles programmables est essentiellement numérique, il nous paraît cependant opportun de doter nos rétines numériques d'une structure analogique intégrée légère de propagation afin de retrouver la puissance de calcul des CNN, mais sans en avoir la lourdeur. Nous avons découvert et publié en 2000 une solution (voir à la fin de la publication) dont le coût est de quelques transistors par pixel. Le montage découvert présente comme souhaité un comportement de propagation asynchrone isotrope. Cependant, il reste à conditionner le phénomène de propagation pour implanter l'opérateur de reconstruction géodésique recherché. Diverses pistes de solutions ont été identifiées, mais un travail substantiel de réflexion et de validation sur simulateur demeure nécessaire. Ce travail constituera le stage de DEA proposé. Par la suite, les solutions retenues seront effectivement implantées sur circuit et le stagiaire de DEA aura l'occasion de les mettre en oeuvre s'il reste en thèse dans l'équipe.