Китай створив перший спеціалізований чіп штучного інтелекту на основі «вуглецевих нанотрубок»

Китайські вчені створили новий тип тензорного процесора (TPU) — спеціальний тип комп'ютерного чіпа, який використовує вуглецеві нанотрубки замість традиційних кремнієвих напівпровідників. Вони кажуть, що новий чіп може відкрити шлях до більш енергоефективного штучного інтелекту (ШІ).

На відміну від звичайного ТПУ, червоний комп'ютерний чіп є першим, у якому замість традиційних напівпровідникових матеріалів, таких як кремній, використовуються вуглецеві нанотрубки – крихітні циліндричні структури, що складаються з атомів вуглецю, розташованих у шестикутниках. (Зображення: Sankai)

Моделі штучного інтелекту потребують інтенсивного використання даних та великої обчислювальної потужності для роботи. Це створює значну перешкоду для навчання та масштабування моделей машинного навчання, особливо зі зростанням попиту на програми штучного інтелекту. Саме тому вчені працюють над створенням нових компонентів, від процесорів до комп'ютерної пам'яті, які призначені для споживання меншої енергії під час виконання необхідних обчислень.

Вчені Google створили TPU у 2015 році для вирішення цієї проблеми. Ці спеціалізовані чіпи діють як спеціалізовані апаратні прискорювачі для тензорних операцій – складних математичних обчислень, що використовуються для навчання та запуску моделей штучного інтелекту. Переносячи ці завдання з центрального процесора (CPU) та графічного процесора (GPU), TPU дозволяють швидше та ефективніше навчати моделі штучного інтелекту.

Однак, на відміну від звичайних термопластичних чіпів (TPU), цей новий чіп є першим, у якому використовуються вуглецеві нанотрубки — крихітні циліндричні структури, виготовлені з атомів вуглецю, розташованих у формі шестикутника, замість традиційних напівпровідникових матеріалів, таких як кремній. Ця структура дозволяє електронам (зарядженим частинкам) проходити крізь них з мінімальним опором, що робить вуглецеві нанотрубки чудовими провідниками електрики.

За даними китайських вчених, їхній TPU споживає лише 295 мікроват (мкВт) потужності (де 1 Вт дорівнює 1 000 000 мкВт) і може виконувати 1 трильйон обчислень на ват — одиницю енергоефективності. Це робить китайський TPU на основі вуглецю майже в 1700 разів енергоефективнішим, ніж чіп Google.

«Від ChatGPT до Sora, штучний інтелект сповіщає про нову революцію, але традиційна напівпровідникова технологія на основі кремнію дедалі більше не справляється з вимогами обробки величезних обсягів даних. Ми знайшли рішення цієї глобальної проблеми», – сказав Чжіюн Чжан, співавтор статті та професор електроніки Пекінського університету.

Новий TPU містить 3000 транзисторів з вуглецевих нанотрубок і побудований з використанням архітектури систолічного масиву — мережі процесорів, розташованих у сітці. Це дозволяє TPU виконувати кілька обчислень одночасно, координуючи потік даних і гарантуючи, що кожен процесор виконує невелику частину завдання одночасно.

Ця паралельна обробка дозволяє виконувати обчислення набагато швидше, що важливо для моделей штучного інтелекту, які обробляють великі обсяги даних. Це також зменшує частоту, з якою пам'ять, зокрема тип, який називається статичною пам'яттю з довільним доступом (SRAM), повинна зчитувати та записувати дані, сказав Чжан. Мінімізуючи ці операції, новий TPU може виконувати обчислення швидше, використовуючи значно менше енергії.

Дослідники стверджують, що подібна технологія на основі вуглецевих нанотрубок може забезпечити більш енергоефективну альтернативу кремнієвим чіпам у майбутньому. Вони планують продовжувати вдосконалювати чіп, щоб покращити продуктивність та зробити його більш масштабованим, включаючи вивчення способів інтеграції TPU в кремнієві процесори, сказали вони.

Ха Чт

Згідно з Live Science