La Chine construit la première puce d'IA dédiée aux « nanotubes de carbone »

TPO – Des scientifiques chinois ont créé un nouveau type d'unité de traitement tensoriel (TPU), une puce informatique spéciale utilisant des nanotubes de carbone au lieu des semi-conducteurs traditionnels en silicium. Ils affirment que cette nouvelle puce pourrait ouvrir la voie à une intelligence artificielle (IA) plus économe en énergie.

Contrairement au TPU classique, la puce informatique rouge est la première à utiliser des nanotubes de carbone – de minuscules structures cylindriques constituées d'atomes de carbone disposés en hexagones – au lieu de matériaux semi-conducteurs traditionnels comme le silicium. (Image : Sankai)

Les modèles d'IA sont gourmands en données et nécessitent une puissance de calcul importante pour fonctionner. Cela constitue un obstacle majeur à l'entraînement et à la mise à l'échelle des modèles d'apprentissage automatique, d'autant plus que la demande d'applications d'IA augmente. C'est pourquoi les scientifiques travaillent à la création de nouveaux composants, des processeurs à la mémoire d'ordinateur, conçus pour consommer moins d'énergie lors de l'exécution des calculs nécessaires.

Les scientifiques de Google ont créé les TPU en 2015 pour relever ce défi. Ces puces spécialisées agissent comme des accélérateurs matériels dédiés aux opérations tensorielles, ces calculs mathématiques complexes utilisés pour entraîner et exécuter les modèles d'IA. En déplaçant ces tâches hors de l'unité centrale (CPU) et du processeur graphique (GPU), les TPU permettent d'entraîner les modèles d'IA plus rapidement et plus efficacement.

Contrairement aux TPU classiques, cette nouvelle puce est la première à utiliser des nanotubes de carbone – de minuscules structures cylindriques constituées d'atomes de carbone disposés en hexagone, au lieu des matériaux semi-conducteurs traditionnels comme le silicium. Cette structure permet aux électrons (particules chargées) de les traverser avec une résistance minimale, faisant des nanotubes de carbone d'excellents conducteurs d'électricité.

Selon les scientifiques chinois, leur TPU ne consomme que 295 microwatts (μW) (1 W étant égal à 1 000 000 μW) et peut effectuer mille milliards de calculs par watt, soit une unité d'efficacité énergétique. Le TPU chinois à base de carbone est ainsi près de 1 700 fois plus économe en énergie que la puce de Google.

« De ChatGPT à Sora, l'intelligence artificielle inaugure une nouvelle révolution, mais la technologie traditionnelle des semi-conducteurs à base de silicium est de moins en moins capable de répondre aux exigences de traitement d'énormes volumes de données. Nous avons trouvé une solution à ce défi mondial », a déclaré Zhiyong Zhang, co-auteur de l'article et professeur d'électronique à l'Université de Pékin.

Le nouveau TPU comprend 3 000 transistors à nanotubes de carbone et repose sur une architecture de réseau systolique, un réseau de processeurs disposés en grille. Cela permet au TPU d'effectuer plusieurs calculs simultanément en coordonnant le flux de données et en garantissant que chaque processeur effectue simultanément une petite partie de la tâche.

Ce traitement parallèle permet d'accélérer considérablement les calculs, un atout majeur pour les modèles d'IA traitant de grandes quantités de données. Il réduit également la fréquence de lecture et d'écriture des données par la mémoire, notamment la mémoire vive statique (SRAM), a expliqué Zhang. En minimisant ces opérations, le nouveau TPU peut effectuer des calculs plus rapidement tout en consommant beaucoup moins d'énergie.

Les chercheurs affirment qu'une technologie similaire à base de nanotubes de carbone pourrait constituer une alternative plus économe en énergie aux puces à base de silicium à l'avenir. Ils prévoient de continuer à perfectionner la puce afin d'en améliorer les performances et de la rendre plus évolutive, notamment en explorant des solutions pour intégrer le TPU aux processeurs en silicium.

Ha Thu

Selon Live Science