चीन ने पहली समर्पित 'कार्बन नैनोट्यूब' एआई चिप बनाई

टीपीओ - ​​चीनी वैज्ञानिकों ने एक नए प्रकार का टेंसर प्रोसेसिंग यूनिट (टीपीयू) बनाया है - एक विशेष प्रकार की कंप्यूटर चिप जो पारंपरिक सिलिकॉन सेमीकंडक्टरों के बजाय कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करती है। उनका कहना है कि यह नई चिप अधिक ऊर्जा-कुशल कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) के द्वार खोल सकती है।

पारंपरिक टीपीयू के विपरीत, यह लाल कंप्यूटर चिप सिलिकॉन जैसे पारंपरिक अर्धचालक पदार्थों के बजाय कार्बन नैनोट्यूब (षट्भुजों में व्यवस्थित कार्बन परमाणुओं से बनी छोटी बेलनाकार संरचनाएँ) का उपयोग करने वाली पहली चिप है। (चित्र: संकाई)

एआई मॉडल डेटा-गहन होते हैं और इन्हें चलाने के लिए बड़ी मात्रा में कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता होती है। यह मशीन लर्निंग मॉडलों के प्रशिक्षण और स्केलिंग में एक बड़ी बाधा उत्पन्न करता है, खासकर जब एआई अनुप्रयोगों की मांग बढ़ रही है। यही कारण है कि वैज्ञानिक प्रोसेसर से लेकर कंप्यूटर मेमोरी तक, नए घटक बनाने पर काम कर रहे हैं, जिन्हें आवश्यक गणनाएँ करते समय कम ऊर्जा खपत के लिए डिज़ाइन किया गया है।

इस चुनौती का समाधान करने के लिए, गूगल के वैज्ञानिकों ने 2015 में TPU का निर्माण किया। ये विशेष चिप्स टेंसर ऑपरेशनों के लिए समर्पित हार्डवेयर एक्सेलरेटर के रूप में कार्य करते हैं—ये जटिल गणितीय गणनाएँ हैं जिनका उपयोग AI मॉडल को प्रशिक्षित और चलाने के लिए किया जाता है। इन कार्यों को सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (CPU) और ग्राफ़िक्स प्रोसेसिंग यूनिट (GPU) से हटाकर, TPU AI मॉडल को तेज़ी से और अधिक कुशलता से प्रशिक्षित करने की अनुमति देते हैं।

हालाँकि, पारंपरिक टीपीयू के विपरीत, यह नई चिप कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करने वाली पहली चिप है—सिलिकॉन जैसे पारंपरिक अर्धचालक पदार्थों के बजाय, कार्बन परमाणुओं से बनी छोटी बेलनाकार संरचनाएँ, जो षट्कोणीय पैटर्न में व्यवस्थित होती हैं। यह संरचना इलेक्ट्रॉनों (आवेशित कणों) को न्यूनतम प्रतिरोध के साथ प्रवाहित होने देती है, जिससे कार्बन नैनोट्यूब विद्युत के उत्कृष्ट संवाहक बन जाते हैं।

चीनी वैज्ञानिकों के अनुसार, उनका टीपीयू केवल 295 माइक्रोवाट (μW) बिजली की खपत करता है (जहाँ 1 वाट 1,000,000 μW के बराबर होता है) और प्रति वाट 1 ट्रिलियन गणनाएँ कर सकता है - जो ऊर्जा दक्षता की एक इकाई है। इस प्रकार, चीन का कार्बन-आधारित टीपीयू, गूगल की चिप से लगभग 1,700 गुना अधिक ऊर्जा-कुशल है।

"चैटजीपीटी से लेकर सोरा तक, कृत्रिम बुद्धिमत्ता एक नई क्रांति ला रही है, लेकिन पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित अर्धचालक तकनीक भारी मात्रा में डेटा के प्रसंस्करण की माँगों को पूरा करने में असमर्थ होती जा रही है। हमने इस वैश्विक चुनौती का समाधान खोज लिया है," शोधपत्र के सह-लेखक और पेकिंग विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रॉनिक्स के प्रोफेसर, झियोंग झांग ने कहा।

नए टीपीयू में 3,000 कार्बन नैनोट्यूब ट्रांजिस्टर शामिल हैं और इसे सिस्टोलिक ऐरे आर्किटेक्चर का उपयोग करके बनाया गया है—एक ग्रिड में व्यवस्थित प्रोसेसरों का एक नेटवर्क। यह टीपीयू को डेटा के प्रवाह का समन्वय करके और यह सुनिश्चित करके एक साथ कई गणनाएँ करने की अनुमति देता है कि प्रत्येक प्रोसेसर एक ही समय में कार्य का एक छोटा सा हिस्सा पूरा करे।

यह समानांतर प्रसंस्करण गणनाओं को बहुत तेज़ी से करने की अनुमति देता है, जो बड़ी मात्रा में डेटा संसाधित करने वाले AI मॉडल के लिए महत्वपूर्ण है। झांग ने बताया कि यह मेमोरी—खासकर स्टैटिक रैंडम एक्सेस मेमोरी (SRAM)—को डेटा पढ़ने और लिखने के लिए आवश्यक आवृत्ति को भी कम करता है। इन कार्यों को न्यूनतम करके, नया TPU बहुत कम बिजली का उपयोग करते हुए गणनाएँ तेज़ी से कर सकता है।

शोधकर्ताओं का कहना है कि इसी तरह की कार्बन नैनोट्यूब-आधारित तकनीक भविष्य में सिलिकॉन-आधारित चिप्स का अधिक ऊर्जा-कुशल विकल्प प्रदान कर सकती है। उन्होंने कहा कि वे प्रदर्शन में सुधार और इसे और अधिक स्केलेबल बनाने के लिए चिप को और बेहतर बनाने की योजना बना रहे हैं, जिसमें सिलिकॉन सीपीयू में टीपीयू को एकीकृत करने के तरीके खोजना भी शामिल है।

हा थू

लाइव साइंस के अनुसार