الصين تصنع أول رقاقة ذكاء اصطناعي مخصصة من "أنابيب الكربون النانوية"

TPO - ابتكر علماء صينيون نوعًا جديدًا من وحدات معالجة الموتر (TPU)، وهو نوع خاص من شرائح الحاسوب يستخدم أنابيب الكربون النانوية بدلًا من أشباه الموصلات السيليكونية التقليدية. ويقولون إن الشريحة الجديدة قد تفتح الباب أمام ذكاء اصطناعي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

بخلاف مادة TPU التقليدية، تُعد شريحة الحاسوب الحمراء أول شريحة تستخدم أنابيب الكربون النانوية - وهي هياكل أسطوانية صغيرة مصنوعة من ذرات الكربون مرتبة في أشكال سداسية - بدلاً من المواد شبه الموصلة التقليدية مثل السيليكون. (صورة: سانكاي)

تتطلب نماذج الذكاء الاصطناعي كميات هائلة من البيانات وتتطلب طاقة حاسوبية هائلة لتشغيلها. يُشكل هذا عائقًا كبيرًا أمام تدريب نماذج التعلم الآلي وتوسيع نطاقها، لا سيما مع تزايد الطلب على تطبيقات الذكاء الاصطناعي. لهذا السبب، يعمل العلماء على ابتكار مكونات جديدة، من المعالجات إلى ذاكرة الحاسوب، مصممة لاستهلاك طاقة أقل أثناء إجراء العمليات الحسابية اللازمة.

ابتكر علماء جوجل وحدات معالجة حرارية (TPUs) عام ٢٠١٥ لمواجهة هذا التحدي. تعمل هذه الرقاقات المتخصصة كمسرّعات عتادية مخصصة لعمليات الموتر - وهي الحسابات الرياضية المعقدة المستخدمة لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي وتشغيلها. ومن خلال تفريغ هذه المهام من وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة معالجة الرسومات (GPU)، تتيح وحدات معالجة حرارية (TPUs) تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي بشكل أسرع وأكثر كفاءة.

بخلاف مواد TPU التقليدية، تُعد الشريحة الجديدة أول من يستخدم أنابيب الكربون النانوية، وهي هياكل أسطوانية صغيرة مصنوعة من ذرات الكربون مرتبة في نمط سداسي، بدلاً من المواد شبه الموصلة التقليدية كالسيليكون. يسمح هذا الهيكل للإلكترونات (الجسيمات المشحونة) بالتدفق عبرها بأقل مقاومة، مما يجعل أنابيب الكربون النانوية موصلات ممتازة للكهرباء.

وفقًا للعلماء الصينيين، تستهلك وحدة TPU الخاصة بهم 295 ميكروواط فقط من الطاقة (حيث 1 واط يساوي مليون ميكروواط)، ويمكنها إجراء تريليون عملية حسابية لكل واط - وهي وحدة قياس كفاءة الطاقة. هذا يجعل وحدة TPU الصينية المصنوعة من الكربون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنحو 1700 مرة من شريحة جوجل.

من ChatGPT إلى Sora، يُبشّر الذكاء الاصطناعي بثورة جديدة، إلا أن تقنية أشباه الموصلات التقليدية القائمة على السيليكون تعجز بشكل متزايد عن تلبية متطلبات معالجة كميات هائلة من البيانات. وقد وجدنا حلاً لهذا التحدي العالمي، كما صرّح تشي يونغ تشانغ، المؤلف المشارك في البحث وأستاذ الإلكترونيات في جامعة بكين.

يتضمن جهاز TPU الجديد 3000 ترانزستور من أنابيب الكربون النانوية، وهو مبني باستخدام بنية مصفوفة انقباضية - وهي شبكة من المعالجات مرتبة في شكل شبكة. يسمح هذا لجهاز TPU بإجراء حسابات متعددة في آنٍ واحد من خلال تنسيق تدفق البيانات وضمان قيام كل معالج بجزء صغير من المهمة في آنٍ واحد.

تتيح هذه المعالجة المتوازية إجراء العمليات الحسابية بشكل أسرع بكثير، وهو أمر مهم لنماذج الذكاء الاصطناعي التي تعالج كميات هائلة من البيانات. كما أنها تقلل من وتيرة قراءة البيانات وكتابتها بواسطة الذاكرة - وتحديدًا نوع يُسمى ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة (SRAM)، وفقًا لتشانغ. ومن خلال تقليل هذه العمليات، يمكن لوحدة TPU الجديدة إجراء العمليات الحسابية بشكل أسرع مع استهلاك طاقة أقل بكثير.

يقول الباحثون إنه في المستقبل، قد تُوفر تقنية مماثلة قائمة على أنابيب الكربون النانوية بديلاً أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة للرقائق القائمة على السيليكون. ويخططون لمواصلة تطوير الشريحة لتحسين أدائها وجعلها أكثر قابلية للتطوير، بما في ذلك استكشاف سبل دمج TPU في وحدات المعالجة المركزية المصنوعة من السيليكون.

ها ثو

وفقًا لموقع Live Science