סין בונה את שבב הבינה המלאכותית הייעודי הראשון ל'ננו-צינוריות פחמן'

TPO - מדענים סינים יצרו סוג חדש של יחידת עיבוד טנזורים (TPU) - סוג מיוחד של שבב מחשב המשתמש בננו-צינוריות פחמן במקום מוליכים למחצה מסיליקון מסורתיים. הם אומרים שהשבב החדש יכול לפתוח את הדלת לבינה מלאכותית (AI) חסכונית יותר באנרגיה.

בניגוד ל-TPU קונבנציונלי, שבב המחשב האדום הוא הראשון המשתמש בננו-צינוריות פחמן - מבנים גליליים זעירים העשויים מאטומי פחמן המסודרים במשושים - במקום חומרי מוליכים למחצה מסורתיים כמו סיליקון. (תמונה: סנקאי)

מודלים של בינה מלאכותית עתירי נתונים ודורשים כמויות גדולות של כוח מחשוב כדי לפעול. מצב זה מהווה מכשול משמעותי לאימון ולהרחבת מודלים של למידת מכונה, במיוחד ככל שהביקוש ליישומי בינה מלאכותית עולה. זו הסיבה שמדענים עובדים על יצירת רכיבים חדשים, החל ממעבדים ועד זיכרון מחשב, אשר נועדו לצרוך פחות אנרגיה בעת ביצוע החישובים הנדרשים.

מדעני גוגל יצרו שבבים ייעודיים מסוג TPU בשנת 2015 כדי להתמודד עם אתגר זה. שבבים ייעודיים אלה משמשים כמאיצי חומרה ייעודיים לפעולות טנזור - החישובים המתמטיים המורכבים המשמשים לאימון ולהפעלת מודלים של בינה מלאכותית. על ידי העברת משימות אלה הרחק מיחידת העיבוד המרכזית (CPU) ומיחידת עיבוד הגרפיקה (GPU), שבבי TPU מאפשרים לאמן מודלים של בינה מלאכותית מהר וביעילות רבה יותר.

בניגוד לננו-צינוריות פחמן קונבנציונליות, שבב חדש זה הוא הראשון המשתמש בננו-צינוריות פחמן - מבנים גליליים זעירים העשויים מאטומי פחמן המסודרים בתבנית משושה במקום חומרים מסורתיים של מוליכים למחצה כמו סיליקון. מבנה זה מאפשר לאלקטרונים (חלקיקים טעונים) לזרום דרכם עם התנגדות מינימלית, מה שהופך ננו-צינוריות פחמן למוליכי חשמל מצוינים.

על פי המדענים הסינים, ה-TPU שלהם צורך רק 295 מיקרו-וואט (μW) של חשמל (כאשר וואט אחד הוא 1,000,000 מיקרו-וואט) ויכול לספק טריליון חישובים לוואט - יחידה של יעילות אנרגטית. זה הופך את ה-TPU מבוסס הפחמן של סין לחסכוני באנרגיה כמעט פי 1,700 מהשבב של גוגל.

"מ-ChatGPT ועד Sora, בינה מלאכותית מביאה מהפכה חדשה, אך טכנולוגיית מוליכים למחצה מסורתית מבוססת סיליקון אינה מסוגלת יותר ויותר לעמוד בדרישות עיבוד כמויות אדירות של נתונים. מצאנו פתרון לאתגר העולמי הזה", אמר ז'יונג ג'אנג, מחבר שותף של המאמר ופרופסור לאלקטרוניקה באוניברסיטת פקינג.

ה-TPU החדש כולל 3,000 טרנזיסטורים מננו-צינוריות פחמן והוא בנוי באמצעות ארכיטקטורת מערך סיסטולי - רשת של מעבדים המסודרים ברשת. זה מאפשר ל-TPU לבצע חישובים מרובים בו זמנית על ידי תיאום זרימת הנתונים והבטחה שכל מעבד מבצע חלק קטן מהמשימה בו זמנית.

עיבוד מקבילי זה מאפשר ביצוע חישובים מהר הרבה יותר, דבר שחשוב עבור מודלים של בינה מלאכותית המעבדים כמויות גדולות של נתונים. הוא גם מפחית את התדירות שבה זיכרון - במיוחד סוג הנקרא זיכרון גישה אקראית סטטי (SRAM) - צריך לקרוא ולכתוב נתונים, אמר ג'אנג. על ידי מזעור פעולות אלו, ה-TPU החדש יכול לבצע חישובים מהר יותר תוך שימוש בהרבה פחות חשמל.

החוקרים אומרים שטכנולוגיה דומה המבוססת על ננו-צינוריות פחמן עשויה לספק אלטרנטיבה חסכונית יותר באנרגיה לשבבים מבוססי סיליקון בעתיד. הם מתכננים להמשיך ולשפר את הביצועים ולהפוך אותו לגמיש יותר, כולל בחינת דרכים לשלב TPU במעבדי סיליקון, אמרו.

הא טו

לפי לייב סיינס