Tiongkok membangun chip AI 'karbon nanotube' khusus pertama

TPO - Ilmuwan Tiongkok telah menciptakan unit pemrosesan tensor (TPU) jenis baru — jenis chip komputer khusus yang menggunakan nanotube karbon, alih-alih semikonduktor silikon tradisional. Mereka mengatakan chip baru ini dapat membuka pintu bagi kecerdasan buatan (AI) yang lebih hemat energi.

Berbeda dengan TPU konvensional, chip komputer merah ini merupakan yang pertama menggunakan nanotube karbon – struktur silinder kecil yang terbuat dari atom karbon yang tersusun dalam bentuk segi enam – alih-alih material semikonduktor tradisional seperti silikon. (Gambar: Sankai)

Model AI bersifat intensif data dan membutuhkan daya komputasi yang besar untuk dijalankan. Hal ini menimbulkan kendala signifikan dalam pelatihan dan penskalaan model pembelajaran mesin, terutama seiring meningkatnya permintaan aplikasi AI. Inilah sebabnya para ilmuwan berupaya menciptakan komponen baru, mulai dari prosesor hingga memori komputer, yang dirancang untuk mengonsumsi lebih sedikit energi saat menjalankan perhitungan yang diperlukan.

Para ilmuwan Google menciptakan TPU pada tahun 2015 untuk mengatasi tantangan ini. Chip khusus ini bertindak sebagai akselerator perangkat keras khusus untuk operasi tensor—perhitungan matematika kompleks yang digunakan untuk melatih dan menjalankan model AI. Dengan mengalihkan tugas-tugas ini dari unit pemrosesan pusat (CPU) dan unit pemrosesan grafis (GPU), TPU memungkinkan model AI dilatih lebih cepat dan lebih efisien.

Berbeda dengan TPU konvensional, chip baru ini merupakan yang pertama menggunakan nanotube karbon—struktur silinder kecil yang terbuat dari atom karbon yang tersusun dalam pola heksagonal, alih-alih material semikonduktor tradisional seperti silikon. Struktur ini memungkinkan elektron (partikel bermuatan) mengalir melaluinya dengan resistansi minimal, menjadikan nanotube karbon konduktor listrik yang sangat baik.

Menurut para ilmuwan Tiongkok, TPU mereka hanya mengonsumsi daya 295 mikrowatt (μW) (di mana 1 W setara dengan 1.000.000 μW) dan dapat melakukan 1 triliun kalkulasi per watt — satu unit efisiensi energi. Hal ini menjadikan TPU berbasis karbon Tiongkok hampir 1.700 kali lebih hemat energi daripada chip Google.

"Dari ChatGPT hingga Sora, kecerdasan buatan sedang mengawali revolusi baru, tetapi teknologi semikonduktor berbasis silikon tradisional semakin tidak mampu memenuhi tuntutan pemrosesan data dalam jumlah besar. Kami telah menemukan solusi untuk tantangan global ini," ujar Zhiyong Zhang, salah satu penulis makalah dan profesor elektronika di Universitas Peking.

TPU baru ini mencakup 3.000 transistor nanotube karbon dan dibangun menggunakan arsitektur susunan sistolik—jaringan prosesor yang tersusun dalam kisi-kisi. Hal ini memungkinkan TPU untuk melakukan beberapa kalkulasi sekaligus dengan mengoordinasikan aliran data dan memastikan bahwa setiap prosesor melakukan sebagian kecil tugas secara bersamaan.

Pemrosesan paralel ini memungkinkan kalkulasi dilakukan jauh lebih cepat, yang penting bagi model AI yang memproses data dalam jumlah besar. Hal ini juga mengurangi frekuensi memori—khususnya jenis yang disebut memori akses acak statis (SRAM)—yang dibutuhkan untuk membaca dan menulis data, ujar Zhang. Dengan meminimalkan operasi ini, TPU baru dapat melakukan kalkulasi lebih cepat dengan konsumsi daya yang jauh lebih rendah.

Para peneliti mengatakan teknologi serupa berbasis nanotube karbon dapat memberikan alternatif yang lebih hemat energi dibandingkan chip berbasis silikon di masa mendatang. Mereka berencana untuk terus menyempurnakan chip tersebut guna meningkatkan kinerja dan membuatnya lebih skalabel, termasuk mengeksplorasi cara-cara untuk mengintegrasikan TPU ke dalam CPU silikon, ujar mereka.

Ha Kamis

Menurut Live Science