Čína postavila první specializovaný čip pro umělou inteligenci s „uhlíkovými nanotrubicemi“

TPO - Čínští vědci vytvořili nový typ tenzorové procesorové jednotky (TPU) – speciální typ počítačového čipu, který místo tradičních křemíkových polovodičů používá uhlíkové nanotrubice. Tvrdí, že nový čip by mohl otevřít dveře k energeticky účinnější umělé inteligenci (AI).

Na rozdíl od konvenčního TPU je červený počítačový čip prvním, který používá uhlíkové nanotrubice – drobné válcové struktury vyrobené z atomů uhlíku uspořádaných do šestiúhelníků – místo tradičních polovodičových materiálů, jako je křemík. (Obrázek: Sankai)

Modely umělé inteligence jsou datově náročné a vyžadují k běhu velké množství výpočetního výkonu. To představuje významnou překážku pro trénování a škálování modelů strojového učení, zejména s rostoucí poptávkou po aplikacích umělé inteligence. Proto vědci pracují na vytváření nových komponent, od procesorů až po počítačovou paměť, které jsou navrženy tak, aby při provádění nezbytných výpočtů spotřebovávaly méně energie.

Vědci z Googlu v roce 2015 vytvořili TPU, aby se s tímto problémem vypořádali. Tyto specializované čipy fungují jako specializované hardwarové akcelerátory pro tenzorové operace – složité matematické výpočty používané k trénování a spouštění modelů umělé inteligence. Přesunutím těchto úkolů z centrální procesorové jednotky (CPU) a grafické procesorové jednotky (GPU) umožňují TPU rychlejší a efektivnější trénování modelů umělé inteligence.

Na rozdíl od konvenčních TPU je však tento nový čip prvním, který používá uhlíkové nanotrubice – drobné válcové struktury vyrobené z atomů uhlíku uspořádaných do šestiúhelníkového vzoru namísto tradičních polovodičových materiálů, jako je křemík. Tato struktura umožňuje proudění elektronů (nabitých částic) s minimálním odporem, což z uhlíkových nanotrubic dělá vynikající vodiče elektřiny.

Podle čínských vědců spotřebovává jejich TPU pouze 295 mikrowattů (μW) energie (kde 1 W je 1 000 000 μW) a dokáže provést 1 bilion výpočtů na watt – což je jednotka energetické účinnosti. Díky tomu je čínský TPU na bázi uhlíku téměř 1 700krát energeticky účinnější než čip od Googlu.

„Od ChatGPT po Sora, umělá inteligence ohlašuje novou revoluci, ale tradiční polovodičová technologie na bázi křemíku stále více nedokáže splnit požadavky na zpracování obrovského množství dat. Našli jsme řešení této globální výzvy,“ řekl Zhiyong Zhang, spoluautor článku a profesor elektroniky na Pekingské univerzitě.

Nový TPU obsahuje 3 000 tranzistorů z uhlíkových nanotrubic a je postaven s využitím architektury systolického pole – sítě procesorů uspořádaných do mřížky. To umožňuje TPU provádět více výpočtů najednou koordinací toku dat a zajištěním toho, aby každý procesor prováděl malou část úkolu současně.

Toto paralelní zpracování umožňuje provádět výpočty mnohem rychleji, což je důležité pro modely umělé inteligence, které zpracovávají velké množství dat. Snižuje také frekvenci, s jakou paměť – konkrétně typ nazývaný statická paměť s náhodným přístupem (SRAM) – musí číst a zapisovat data, uvedl Zhang. Minimalizací těchto operací může nová TPU provádět výpočty rychleji a zároveň spotřebovávat mnohem méně energie.

Výzkumníci tvrdí, že podobná technologie založená na uhlíkových nanotrubicích by v budoucnu mohla poskytnout energeticky účinnější alternativu k čipům na bázi křemíku. Plánují pokračovat ve zdokonalování čipu s cílem zlepšit jeho výkon a škálovatelnost, včetně zkoumání způsobů integrace TPU do křemíkových procesorů.

Ha Čt

Podle Live Science