China membina cip AI 'karbon nanotube' khusus pertama

TPO - Para saintis China telah mencipta unit pemprosesan tensor (TPU) jenis baharu — sejenis cip komputer khas yang menggunakan tiub nano karbon dan bukannya semikonduktor silikon tradisional. Mereka berkata cip baharu itu boleh membuka pintu kepada kecerdasan buatan (AI) yang lebih cekap tenaga.

Tidak seperti TPU konvensional, cip komputer merah adalah yang pertama menggunakan tiub nano karbon - struktur silinder kecil yang diperbuat daripada atom karbon yang disusun dalam heksagon - bukannya bahan semikonduktor tradisional seperti silikon. (Imej: Sankai)

Model AI adalah intensif data dan memerlukan sejumlah besar kuasa pengkomputeran untuk dijalankan. Ini menimbulkan halangan yang ketara kepada latihan dan penskalaan model pembelajaran mesin, terutamanya apabila permintaan untuk aplikasi AI meningkat. Inilah sebabnya mengapa saintis berusaha untuk mencipta komponen baharu, daripada pemproses kepada memori komputer, yang direka untuk menggunakan lebih sedikit tenaga semasa menjalankan pengiraan yang diperlukan.

Para saintis Google mencipta TPU pada tahun 2015 untuk menangani cabaran ini. Cip khusus ini bertindak sebagai pemecut perkakasan khusus untuk operasi tensor—pengiraan matematik kompleks yang digunakan untuk melatih dan menjalankan model AI. Dengan mengalihkan tugas ini daripada unit pemprosesan pusat (CPU) dan unit pemprosesan grafik (GPU), TPU membolehkan model AI dilatih dengan lebih pantas dan lebih cekap.

Tidak seperti TPU konvensional, bagaimanapun, cip baharu ini adalah yang pertama menggunakan tiub nano karbon—struktur silinder kecil yang diperbuat daripada atom karbon yang disusun dalam corak heksagon dan bukannya bahan semikonduktor tradisional seperti silikon. Struktur ini membolehkan elektron (zarah bercas) mengalir melaluinya dengan rintangan minimum, menjadikan tiub nano karbon konduktor elektrik yang sangat baik.

Menurut saintis China, TPU mereka menggunakan hanya 295 mikrowatt (μW) kuasa (di mana 1 W ialah 1,000,000 μW) dan boleh menyampaikan 1 trilion pengiraan per watt — satu unit kecekapan tenaga. Ini menjadikan TPU berasaskan karbon China hampir 1,700 kali lebih cekap tenaga daripada cip Google.

"Daripada ChatGPT hingga Sora, kecerdasan buatan membawa revolusi baharu, tetapi teknologi semikonduktor berasaskan silikon tradisional semakin tidak dapat memenuhi permintaan pemprosesan sejumlah besar data. Kami telah menemui penyelesaian kepada cabaran global ini," kata Zhiyong Zhang, pengarang bersama kertas kerja dan profesor elektronik di Universiti Peking.

TPU baharu termasuk 3,000 transistor tiub nano karbon dan dibina menggunakan seni bina tatasusunan sistolik—rangkaian pemproses yang disusun dalam grid. Ini membolehkan TPU melakukan berbilang pengiraan serentak dengan menyelaraskan aliran data dan memastikan setiap pemproses melaksanakan sebahagian kecil tugas pada masa yang sama.

Pemprosesan selari ini membolehkan pengiraan dilakukan dengan lebih pantas, yang penting untuk model AI yang memproses sejumlah besar data. Ia juga mengurangkan kekerapan memori—khususnya jenis yang dipanggil memori capaian rawak statik (SRAM)—perlu membaca dan menulis data, kata Zhang. Dengan meminimumkan operasi ini, TPU baharu boleh melakukan pengiraan dengan lebih pantas sambil menggunakan kuasa yang lebih sedikit.

Para penyelidik berkata teknologi berasaskan nanotube karbon yang serupa boleh memberikan alternatif yang lebih cekap tenaga kepada cip berasaskan silikon pada masa hadapan. Mereka merancang untuk terus memperhalusi cip untuk meningkatkan prestasi dan menjadikannya lebih berskala, termasuk meneroka cara untuk mengintegrasikan TPU ke dalam CPU silikon, kata mereka.

Ha Thu

Menurut Live Science