Η Κίνα κατασκευάζει το πρώτο τσιπ τεχνητής νοημοσύνης αφιερωμένο σε «νανοσωλήνες άνθρακα»

TPO - Κινέζοι επιστήμονες δημιούργησαν έναν νέο τύπο μονάδας επεξεργασίας τενσόρων (TPU) — έναν ειδικό τύπο τσιπ υπολογιστή που χρησιμοποιεί νανοσωλήνες άνθρακα αντί για τους παραδοσιακούς ημιαγωγούς πυριτίου. Λένε ότι το νέο τσιπ θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για πιο ενεργειακά αποδοτική τεχνητή νοημοσύνη (AI).

Σε αντίθεση με τα συμβατικά TPU, το κόκκινο τσιπ υπολογιστή είναι το πρώτο που χρησιμοποιεί νανοσωλήνες άνθρακα - μικροσκοπικές κυλινδρικές δομές κατασκευασμένες από άτομα άνθρακα διατεταγμένα σε εξάγωνα - αντί για παραδοσιακά υλικά ημιαγωγών όπως το πυρίτιο. (Εικόνα: Sankai)

Τα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης απαιτούν μεγάλη ποσότητα δεδομένων και απαιτούν μεγάλες ποσότητες υπολογιστικής ισχύος για να εκτελεστούν. Αυτό αποτελεί σημαντικό εμπόδιο στην εκπαίδευση και την κλιμάκωση των μοντέλων μηχανικής μάθησης, ειδικά καθώς αυξάνεται η ζήτηση για εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες εργάζονται για τη δημιουργία νέων εξαρτημάτων, από επεξεργαστές έως μνήμη υπολογιστή, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια κατά την εκτέλεση των απαραίτητων υπολογισμών.

Οι επιστήμονες της Google δημιούργησαν τις TPU το 2015 για να αντιμετωπίσουν αυτήν την πρόκληση. Αυτά τα εξειδικευμένα τσιπ λειτουργούν ως ειδικοί επιταχυντές υλικού για λειτουργίες τανυστήρα - τους πολύπλοκους μαθηματικούς υπολογισμούς που χρησιμοποιούνται για την εκπαίδευση και την εκτέλεση μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης. Μετατοπίζοντας αυτές τις εργασίες μακριά από την κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU) και τη μονάδα επεξεργασίας γραφικών (GPU), οι TPU επιτρέπουν στα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης να εκπαιδεύονται ταχύτερα και πιο αποτελεσματικά.

Σε αντίθεση με τις συμβατικές TPU, ωστόσο, αυτό το νέο τσιπ είναι το πρώτο που χρησιμοποιεί νανοσωλήνες άνθρακα - μικροσκοπικές κυλινδρικές δομές κατασκευασμένες από άτομα άνθρακα διατεταγμένα σε εξαγωνικό μοτίβο αντί για παραδοσιακά ημιαγωγικά υλικά όπως το πυρίτιο. Αυτή η δομή επιτρέπει στα ηλεκτρόνια (φορτισμένα σωματίδια) να ρέουν μέσα από αυτούς με ελάχιστη αντίσταση, καθιστώντας τους νανοσωλήνες άνθρακα εξαιρετικούς αγωγούς του ηλεκτρισμού.

Σύμφωνα με τους Κινέζους επιστήμονες, η TPU τους καταναλώνει μόλις 295 μικροβάτ (μW) ισχύος (όπου 1 W είναι 1.000.000 μW) και μπορεί να εκτελέσει 1 τρισεκατομμύριο υπολογισμούς ανά watt — μια μονάδα ενεργειακής απόδοσης. Αυτό καθιστά την TPU της Κίνας με βάση τον άνθρακα σχεδόν 1.700 φορές πιο ενεργειακά αποδοτική από το τσιπ της Google.

«Από το ChatGPT μέχρι το Sora, η τεχνητή νοημοσύνη εγκαινιάζει μια νέα επανάσταση, αλλά η παραδοσιακή τεχνολογία ημιαγωγών με βάση το πυρίτιο αδυνατεί ολοένα και περισσότερο να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις επεξεργασίας τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων. Βρήκαμε μια λύση σε αυτήν την παγκόσμια πρόκληση», δήλωσε ο Zhiyong Zhang, συν-συγγραφέας της εργασίας και καθηγητής ηλεκτρονικής στο Πανεπιστήμιο του Πεκίνου.

Η νέα TPU περιλαμβάνει 3.000 τρανζίστορ νανοσωλήνων άνθρακα και είναι κατασκευασμένη χρησιμοποιώντας μια αρχιτεκτονική συστολικής συστοιχίας—ένα δίκτυο επεξεργαστών διατεταγμένων σε ένα πλέγμα. Αυτό επιτρέπει στην TPU να εκτελεί πολλαπλούς υπολογισμούς ταυτόχρονα, συντονίζοντας τη ροή δεδομένων και διασφαλίζοντας ότι κάθε επεξεργαστής εκτελεί ένα μικρό μέρος της εργασίας ταυτόχρονα.

Αυτή η παράλληλη επεξεργασία επιτρέπει την εκτέλεση υπολογισμών πολύ πιο γρήγορα, κάτι που είναι σημαντικό για μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης που επεξεργάζονται μεγάλες ποσότητες δεδομένων. Μειώνει επίσης τη συχνότητα με την οποία η μνήμη - συγκεκριμένα ένας τύπος που ονομάζεται στατική μνήμη τυχαίας προσπέλασης (SRAM) - χρειάζεται να διαβάζει και να γράφει δεδομένα, δήλωσε ο Zhang. Ελαχιστοποιώντας αυτές τις λειτουργίες, η νέα TPU μπορεί να εκτελεί υπολογισμούς πιο γρήγορα χρησιμοποιώντας πολύ λιγότερη ενέργεια.

Οι ερευνητές λένε ότι παρόμοια τεχνολογία που βασίζεται σε νανοσωλήνες άνθρακα θα μπορούσε να προσφέρει μια πιο ενεργειακά αποδοτική εναλλακτική λύση στα τσιπ με βάση το πυρίτιο στο μέλλον. Σχεδιάζουν να συνεχίσουν να βελτιώνουν το τσιπ για να βελτιώσουν την απόδοση και να το κάνουν πιο κλιμακωτό, συμπεριλαμβανομένης της διερεύνησης τρόπων ενσωμάτωσης TPU σε CPU πυριτίου, ανέφεραν.

Χα Θου

Σύμφωνα με το Live Science