Çin, ilk özel 'karbon nanotüp' yapay zeka çipini üretti

Geleneksel TPU'nun aksine, kırmızı bilgisayar çipi, silikon gibi geleneksel yarı iletken malzemeler yerine, altıgenler halinde düzenlenmiş karbon atomlarından oluşan küçük silindirik yapılar olan karbon nanotüpleri kullanan ilk çiptir. (Görsel: Sankai)

Yapay zekâ modelleri veri yoğundur ve çalışmak için büyük miktarda işlem gücü gerektirir. Bu durum, özellikle yapay zekâ uygulamalarına olan talep arttıkça, makine öğrenimi modellerinin eğitilmesi ve ölçeklendirilmesi önünde önemli bir engel teşkil etmektedir. Bu nedenle bilim insanları , işlemcilerden bilgisayar belleğine kadar, gerekli hesaplamaları yaparken daha az enerji tüketecek şekilde tasarlanmış yeni bileşenler geliştirmek için çalışmaktadır.

Google bilim insanları, bu zorluğun üstesinden gelmek için 2015 yılında TPU'ları geliştirdi. Bu özel yongalar, yapay zeka modellerini eğitmek ve çalıştırmak için kullanılan karmaşık matematiksel hesaplamalar olan tensör işlemleri için özel donanım hızlandırıcıları görevi görür. Bu görevleri merkezi işlem birimi (CPU) ve grafik işlem biriminden (GPU) uzaklaştırarak, TPU'lar yapay zeka modellerinin daha hızlı ve daha verimli bir şekilde eğitilmesini sağlar.

Ancak bu yeni çip, geleneksel TPU'ların aksine, silikon gibi geleneksel yarı iletken malzemeler yerine altıgen şeklinde düzenlenmiş karbon atomlarından oluşan küçük silindirik yapılar olan karbon nanotüpleri kullanan ilk çiptir. Bu yapı, elektronların (yüklü parçacıkların) minimum dirençle içlerinden akmasına olanak tanır ve bu da karbon nanotüpleri mükemmel elektrik iletkenleri haline getirir.

Çinli bilim insanlarına göre, TPU'ları yalnızca 295 mikrowatt (μW) güç tüketiyor (1 W, 1.000.000 μW'a eşittir) ve watt başına 1 trilyon hesaplama yapabiliyor; bu da enerji verimliliği birimidir. Bu da Çin'in karbon bazlı TPU'sunu, Google'ın çipinden yaklaşık 1.700 kat daha enerji verimli kılıyor.

"ChatGPT'den Sora'ya kadar yapay zeka yeni bir devrime öncülük ediyor, ancak geleneksel silikon tabanlı yarı iletken teknolojisi, büyük miktarda veriyi işleme gereksinimlerini giderek daha az karşılıyor. Bu küresel zorluğa bir çözüm bulduk," dedi makalenin ortak yazarı ve Pekin Üniversitesi'nde elektronik profesörü olan Zhiyong Zhang.

Yeni TPU, 3.000 karbon nanotüp transistörü içeriyor ve bir ızgara şeklinde düzenlenmiş işlemcilerden oluşan bir ağ olan sistolik dizi mimarisi kullanılarak üretiliyor. Bu mimari, TPU'nun veri akışını koordine ederek ve her işlemcinin aynı anda görevin küçük bir bölümünü gerçekleştirmesini sağlayarak aynı anda birden fazla hesaplama gerçekleştirmesini sağlıyor.

Zhang, bu paralel işlemenin hesaplamaların çok daha hızlı yapılmasını sağladığını ve bunun büyük miktarda veri işleyen yapay zeka modelleri için önemli olduğunu söyledi. Ayrıca, belleğin (özellikle statik rastgele erişim belleği (SRAM) adı verilen bir türün) veri okuma ve yazma sıklığını da azalttığını belirtti. Yeni TPU, bu işlemleri en aza indirerek hesaplamaları çok daha az güç kullanarak daha hızlı gerçekleştirebiliyor.

Araştırmacılar, benzer karbon nanotüp tabanlı teknolojinin gelecekte silikon tabanlı yongalara göre daha enerji verimli bir alternatif sunabileceğini söylüyor. Performansı artırmak ve daha ölçeklenebilir hale getirmek için yongayı geliştirmeye devam etmeyi planlıyorlar; TPU'yu silikon CPU'lara entegre etmenin yollarını da araştırıyorlar .

Ha Per

Live Science'a göre