Trung Quốc đang đẩy mạnh ứng dụng chip AI phi nhị phân, tích hợp công nghệ tính toán lai độc đáo, vào các lĩnh vực then chốt như hàng không và công nghiệp. Theo Interesting Engineering đưa tin ngày 9/6, bước tiến này, do nhóm nghiên cứu của giáo sư Li Hongge tại Đại học Hàng không Bắc Kinh phát triển, hứa hẹn vượt qua những hạn chế cố hữu của phương pháp tính toán truyền thống. Bằng cách kết hợp logic nhị phân và ngẫu nhiên, chip mới đạt được khả năng chịu lỗi và hiệu suất năng lượng vượt trội, mở ra tiềm năng lớn trong các ứng dụng điều khiển thông minh như màn hình cảm ứng và hệ thống bay.
Công nghệ chip hiện tại đang đối mặt với hai thách thức lớn: “bức tường năng lượng” và “bức tường kiến trúc”. “Bức tường năng lượng” xuất phát từ mâu thuẫn nội tại: dù hệ thống nhị phân rất hiệu quả trong việc truyền tải thông tin, nó lại tiêu thụ một lượng năng lượng đáng kể. Trong khi đó, “bức tường kiến trúc” nảy sinh do các chip phi silicon mới khó tương thích với các hệ thống truyền thống dựa trên công nghệ CMOS (bán dẫn oxit kim loại bổ sung).
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu của giáo sư Li đã bắt đầu tìm kiếm các giải pháp thay thế từ năm 2022. Đột phá của họ đến từ việc đề xuất một hệ thống số mới mang tên Số ngẫu nhiên lai (HSN), kết hợp giữa số nhị phân truyền thống và số dựa trên xác suất. Logic nhị phân, nền tảng của hầu hết các hệ thống tính toán hiện nay, biểu diễn các biến bằng hai ký tự 0 và 1, dựa trên các phép toán số học chính xác. Tuy nhiên, việc thực hiện các phép tính nhị phân quy mô lớn đòi hỏi nhiều tài nguyên phần cứng.
Ngược lại, tính toán xác suất tận dụng tần số của tín hiệu điện áp cao trong một khoảng thời gian nhất định để biểu thị giá trị, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ phần cứng. Phương pháp này đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xử lý hình ảnh, mạng nơ-ron và học sâu. Mặc dù vậy, tính toán xác suất cũng tồn tại nhược điểm là độ trễ lớn do cách biểu diễn giá trị dựa trên tần số.
Để khắc phục hạn chế này, nhóm của giáo sư Li đã giới thiệu logic xác suất lai, kết hợp tốc độ của tính toán nhị phân với hiệu quả năng lượng của logic ngẫu nhiên. Dựa trên ý tưởng này, năm 2023, nhóm đã thiết kế một chip thông minh cho các ứng dụng cảm ứng và hiển thị, sử dụng công nghệ quy trình 110 nanomet của Tập đoàn Quốc tế Sản xuất Bán dẫn (SMIC), một nhà sản xuất chip hàng đầu của Trung Quốc. Sau đó, họ tiếp tục phát triển một chip hiệu suất cao cho các tác vụ học máy.
Ngoài HSN, chip mới còn tích hợp thuật toán tính toán trong bộ nhớ, giúp giảm thiểu việc truyền dữ liệu tiêu tốn năng lượng giữa bộ nhớ và bộ xử lý, từ đó cải thiện hiệu suất tổng thể. Chip cũng được trang bị hệ thống trên chip (SoC), tích hợp nhiều loại đơn vị tính toán khác nhau để xử lý song song các tác vụ, khắc phục những hạn chế của cấu trúc truyền thống.
Hiện tại, chip AI của nhóm giáo sư Li đang được ứng dụng trong nhiều tình huống điều khiển thông minh, bao gồm nhận diện cảm ứng (giúp lọc nhiễu để phát hiện các tín hiệu yếu và tăng cường tương tác người dùng), màn hình thiết bị (cho phép xử lý dữ liệu chính xác, tiêu thụ ít năng lượng, cải thiện hiệu suất và độ tin cậy) và hệ thống điều khiển bay (cung cấp khả năng tính toán mạnh mẽ để điều hướng máy bay chính xác và ổn định).
Giáo sư Li cho biết nhóm nghiên cứu đang nỗ lực mở rộng khả năng của chip sang các lĩnh vực như xử lý giọng nói và hình ảnh, tăng tốc các mô hình AI lớn và nhiều nhiệm vụ tính toán phức tạp khác.
Admin
Nguồn: VnExpress
