Résumé :
Pour les réseaux de neurones impulsionnels, effectuer les simulations
en mode événementiel (event-driven) permet de réduire le temps séquentiel
par rapport aux méthodes clock-driven. D’autre part, l’utilisation d’un support
parallèle permet de profiter d’un plus grand nombre de ressources matérielles
pour optimiser les performances des simulations. Ce travail de thèse
propose un simulateur événementiel, multithreadé et distribué pour la simulation
de réseaux de neurones impulsionnels. Il est dénommé par le sigle
DAMNED, qui signifie Distributed And Multithreaded Neural Event-Driven simulation
framework. Répartissant le réseau de neurones sur les ressources matérielles
synchronisées par une méthode décentralisée de gestion du temps
virtuel, DAMNED introduit également un fonctionnement multithread. DAMNED
permet d’accélérer la simulation et de simuler des réseaux de plus grande
taille qu’en séquetiel. DAMNED offre la possibilité d’exploiter de nombreux
modèles de neurones impulsionnels et de réseaux et la plupart des supports
matériels sont exploitables. Nous présentons l’utilisation de DAMNED sur des
modèles simples de réseaux et sur un benchmark de la littérature. Ensuite, nous
proposons une application directe de DAMNED dans une modélisation du
contrôle des saccades oculaires. Ce modèle, entièrement basé sur des neurones
impulsionnels, étudie les circuits neuronaux du système saccadique restreints
au tronc cérébral. On montre, à l’aide de ce modèle, que l’hypothèse selon
laquelle une somme vectorielle (« vector summation ») des activités de la carte
motrice du colliculus supérieur coderait pour l’amplitude de la saccade correspond
davantages aux données obtenues pour le modèle exécuté sur DAMNED
qu’à l’hypothèse d’un moyennage de vecteurs (« vector average »). Même si des
évolutions et optimisations sont envisagées, l’originalité de ce travail, parmi les
premiers simulateurs distribués de réseaux de neurones impulsionnels, réside
dans le couplage d’une stratégie événementielle, d’un multithreading interne
aux processus logiques et une architecture physique distribuée. Le simulateur
DAMNED constitue donc une avancée dans le domaine des réseaux de neurones
impulsionnels, et particulièrement celles de réseaux de grande taille.
Les expériences réalisées sur le modèle connexioniste du contrôle des saccades
oculaires, et les résultats qu’elles apportent à la communauté neuroscientifique
confirment les perspectives d’utilisation de ce travail de thèse.


Mots-clés : Réseaux de neurones impulsionnels, Simulations événementielles,
Simulation événementielles distribuées (DDES), Mutithreading, Neurosciences
computationnelles, Système saccadique