La Chine fabrique 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 conventionnel, 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. (Photo : 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 déchargeant ces tâches de l'unité centrale de traitement (CPU) et du processeur graphique (GPU), les TPU permettent d'entraîner les modèles d'IA plus rapidement et plus efficacement.

Contrairement aux TPU classiques, la nouvelle puce est la première à utiliser des nanotubes de carbone – de minuscules structures cylindriques constituées d'atomes de carbone disposés selon un motif hexagonal, 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 du traitement de volumes massifs 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 une petite partie de la tâche simultanément.

Ce traitement parallèle permet d'effectuer des calculs beaucoup plus rapidement, ce qui est important pour les modèles d'IA qui traitent de grandes quantités de données. Il réduit également la fréquence à laquelle la mémoire, en particulier la mémoire vive statique (SRAM), doit lire et écrire des données, a expliqué Zhang. En minimisant ces opérations, le nouveau TPU peut effectuer des calculs plus rapidement tout en consommant beaucoup moins d'énergie.

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

Ha Thu

Selon Live Science