|
|
| Chế tạo thành công chip ACCEL được coi là bước đột phá quan trọng về công nghệ chip của Trung Quốc (Ảnh: ĐHTH) |
Theo Tân Hoa xã, một nhóm nghiên cứu ở Đại học Thanh Hoa, Trung Quốc gần đây đã chế tạo được loại chip mới được gọi là chip ACCEL (All-Analogue Chip Combining Electronics and Light), hoạt động dựa trên ánh sáng và sử dụng photon - một loại hạt cơ bản - để tính toán và truyền thông tin nhằm đạt được tốc độ tính toán nhanh hơn.
Ý tưởng sản xuất chip dựa trên ánh sáng không phải là mới mẻ. Các loại chip hiện nay chủ yếu dựa vào dòng điện để tính toán vì các photon khó điều khiển hơn.
Qua đo lường thực nghiệm, chip ACCEL đạt tốc độ tính toán nhanh hơn 3.000 lần so với chip AI thương mại được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là A100 7 nm của Nvidia; được ví như "tương đương với việc rút ngắn thời gian chạy tàu trên tuyến đường sắt cao tốc Bắc Kinh - Quảng Châu từ 8 giờ xuống còn 8 giây", mở ra một con đường hoàn toàn mới cho nghiên cứu và phát triển chip hiệu suất siêu cao của Trung Quốc.
Được biết, dự án nghiên cứu này do Chương trình nghiên cứu và phát triển trọng điểm quốc gia của Bộ khoa học và Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc tài trợ.
Tân Hoa Xã đưa tin, trong những năm gần đây, quốc tế đã tích cực đầu tư vào xây dựng cấu trúc điện toán mới và phát triển chip điện toán trí tuệ nhân tạo mới; việc lợi dụng sóng ánh sáng để xử lý tính toán đã trở thành điểm nóng nghiên cứu của giới khoa học do những ưu điểm của nó như tốc độ cao và tiêu thụ điện năng thấp.
Tuy nhiên, nhà cung cấp dịch vụ điện toán chuyển từ điện sang ánh sáng cần phải thay thế các thiết bị điện tử hiện có để đạt được các ứng dụng cấp hệ thống, còn gặp khá nhiều khó khăn.
Để đạt được mục tiêu này, nhóm nghiên cứu Đại học Thanh Hoa đã kết hợp khung điện toán quang học, điện toán điện tử analog và các công nghệ khác để vượt qua nút thắt cổ chai vật lý về tốc độ chuyển đổi dữ liệu, độ chính xác và mức tiêu thụ điện năng trong cấu trúc chip truyền thống, đồng thời đưa ra một khung điện toán hoàn toàn mới dự kiến sẽ giải quyết được các vấn đề điện toán quy mô lớn như tích hợp đơn nguyên và giao diện hiệu quả cho điện toán quang học và điện toán tín hiệu điện tử.
Phương Lộ, Phó giáo sư Khoa Kỹ thuật Điện tử và Tự động hóa Đại học Thanh Hoa, một trong những thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang phát huy tối đa ưu thế ánh sáng và điện dưới tín hiệu analog hoàn toàn, tránh các vấn đề về chuyển đổi analog sang kỹ thuật số, phá vỡ những nút thắt hạn chế về mức tiêu thụ điện năng và tốc độ."
Ông giải thích rằng ngoài ưu thế về sức mạnh tính toán, trong các nhiệm vụ nhận dạng mục tiêu trực quan thông minh và tính toán hệ thống không người lái, hiệu suất năng lượng ở cấp hệ thống của ACCEL, nghĩa là số lượng hoạt động có thể được thực hiện trên mỗi đơn vị năng lượng, đã được đo cao gấp hơn 4 triệu lần so với các chip hiệu suất cao hiện có, nghĩa là chip ACCEL Trung Quốc cũng tiêu thụ năng lượng ít hơn 4 triệu lần chip A100.
“Mức tiêu thụ điện năng thấp của loại chip mới cũng có thể giúp khắc phục vấn đề tản nhiệt, vấn đề đang đặt ra rào cản đáng kể trong việc thu nhỏ các mạch tích hợp hơn nữa và được kỳ vọng sẽ mang lại những bước đột phá trong thiết kế chip trong tương lai".
Tuy nhiên, cấu trúc điện toán analog của chip ACCEL khiến ứng dụng chỉ xử lý được các vấn đề cụ thể. Loại chip này không thể chạy nhiều chương trình khác nhau hoặc nén các tệp như chip điện toán thông thường trong điện thoại thông minh.
Theo trang web của Đại học Thanh Hoa, các tác vụ mà loại chip này có thể thực hiện bao gồm nhận dạng hình ảnh có độ phân giải cao, tính toán trong điều kiện ánh sáng yếu và xác định lưu lượng truy cập. Nó cũng có những lợi thế nhất định khi thực hiện các nhiệm vụ thị giác AI trong ánh sáng thụ động từ môi trường mang thông tin cho phép tính toán trực tiếp trong quá trình cảm biến.
Ngoài ra, độ rộng đường tối thiểu để xử lý các bộ phận quang học của ACCEL là cấp độ trăm nanomet. Phó giáo sư Phương Lộ cho biết: “Kết quả thử nghiệm cho thấy rằng chỉ sử dụng độ chính xác của quy trình ở cấp độ trăm nanomet đã có thể đạt được hiệu suất cao hơn nhiều lần so với các chip xử lý tiên tiến cấp 7 nanomet”.
Một thành viên khác trong nhóm, ông Đới Quỳnh Hải, Chủ nhiệm Khoa Khoa học và Công nghệ thông tin Đại học Thanh Hoa, cho biết ACCEL dự kiến sẽ được áp dụng trong các hệ thống không người lái, kiểm tra công nghiệp và các mô hình trí tuệ nhân tạo lớn trong tương lai. Hiện tại, nhóm nghiên cứu chỉ phát triển các mẫu nguyên lý phản ứng tổng hợp quang điện với các chức năng tính toán cụ thể và cần phát triển hơn nữa các chip điện toán hình ảnh thông minh có chức năng chung để chúng có thể được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu mới chỉ nghiên cứu phát triển các mẫu nguyên lý nhiệt hạch quang điện với các chức năng tính toán cụ thể, vẫn cần phát triển thêm các chip điện toán hình ảnh thông minh với các chức năng chung để ứng dụng quy mô lớn trong thực tế.
Theo Xinhua, NetEasy