Trung Quốc công bố chip AI có tốc độ xử lý "bỏ xa" GPU 30,000 đô la của Nvidia

Một đội ngũ nghiên cứu tại Đại học Thanh Hoa, Trung Quốc, đã công bố thành công của họ trong việc phát triển và vận hành một chip xử lý trí tuệ nhân tạo (AI) cực kỳ nhanh chóng và hiệu quả. Chip này, mang tên là ACCEL (Advanced Computing with Coherent Electronic and Photonic Integration), kết hợp hoàn toàn giữa điện toán ánh sáng và điện tử, đã đạt được hiệu suất vượt trội trong các tác vụ thị giác máy tính.

ACCEL không chỉ là một bước tiến quan trọng về tốc độ xử lý, mà còn mở ra một hướng mới cho công nghệ chip thông qua sự kết hợp độc đáo của điện toán quang tử và điện tử trong một kiến trúc chuyên dụng. Theo báo cáo trên tạp chí Nature, chip này đạt 4,600 tera hoạt động mỗi giây (TOPS) trong các tác vụ thị giác, nhanh hơn gấp 3.7 lần so với chip Nvidia A100 trong tổng khối lượng công việc phân loại hình ảnh.

Điều đặc biệt làm nổi bật ACCEL là khả năng hiệu suất năng lượng hệ thống đạt 74.8 peta hoạt động mỗi giây trên mỗi watt. So sánh với Nvidia A100, ACCEL vượt trội đáng kể và thậm chí còn khiến chip Hopper và H100 của Nvidia 'thua trận' trong cuộc chiến hiệu năng. Trong khi tốc độ là yếu tố quan trọng, độ chính xác cũng đóng một vai trò quan trọng trong các ứng dụng thị giác máy tính.

ACCEL đã được kiểm tra trên nhiều nhiệm vụ khác nhau như Fashion-MNIST, phân loại ImageNet 3 lớp và nhận dạng video tua nhanh. Kết quả cho thấy độ chính xác cao hơn lần lượt là 85.5%, 82.%, và 92.6% trong các điều kiện tương ứng. Độ bền của hệ thống được chứng minh trong điều kiện ánh sáng yếu. Khả năng của ACCEL chủ yếu xuất phát từ kiến trúc quang tử và điện tự, sử dụng điện toán tương tự quang tử (OAC) và điện toán tương tự điện tử (EAC).

Điều này giúp giải quyết các hạn chế thường gặp trong các kiến trúc tầm nhìn khác như giao thoa kế Mach–Zehnder và Mạng lưới thần kinh sâu nhiễu xạ (DNN). Một điểm đáng chú ý là 99% hoạt động của ACCEL được thực hiện trong hệ thống quang học, giảm thiểu lượng năng lượng và điện tử lãng phí. Sự kết hợp của các yếu tố này giúp ACCEL đạt độ trễ tính toán thấp và thông lượng cao, với khả năng tạo ra khoảng 13,000 khung hình mỗi giây.

Tuy nhiên, việc triển khai ACCEL trên quy mô lớn vẫn đang đối mặt với thách thức về thông lượng chế tạo và khả năng thích ứng của ngành công nghiệp. Điều này đặt ra câu hỏi về khả năng tích hợp của ACCEL vào các quy trình sản xuất hàng loạt, nhưng sự thành công của nó trong các thử nghiệm là một động lực tích cực cho sự phát triển tiếp theo trong lĩnh vực chip xử lý AI.

Dai Qionghai, một trong những lãnh đạo nhóm nghiên cứu, chia sẻ: “Phát triển kiến trúc điện toán mới cho kỷ nguyên AI là một thành tựu kỹ thuật đỉnh cao. Tuy nhiên, thách thức quan trọng hơn là đưa kiến trúc mới này vào ứng dụng thực tế, giải quyết các nhu cầu lớn của quốc gia và cộng đồng, đó là trách nhiệm của chúng tôi'. Bài nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa đánh dấu một bước tiến quan trọng trong sự phát triển của công nghệ chip AI, và sự cạnh tranh sáng tạo này của Trung Quốc mở ra triển vọng mới cho tương lai của lĩnh vực này.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần phải nhắc đến là thế hệ chip dựa trên quang tử này mới chỉ được nghiên cứu ở mức độ in thạch bản cực kỳ đơn giản. Ví dụ, ACCEL được sản xuất trên công nghệ CMOS 180nm tiêu chuẩn cho Bộ tính toán tương tự điện tử (EAC) – bộ não giúp nó hoạt động. Con chip này sẽ cần thu nhỏ tiến trình hướng tới các nút CMOS thấp hơn nữa để có thể đạt được những cải tiến hiệu quả hơn, điển hình như GPU H100 của Nvidia được chế tạo ở tiến trình 4 nm. Đáng tiếc, các nhà khoa học Trung Quốc hiện vẫn chưa tìm ra giải pháp để có thể thu nhỏ mô-đun Máy tính Tương tự Quang học (OAC).

Có vẻ như việc triển khai các hệ thống điện toán tương tự như ACCEL trên quy mô lớn vẫn là vấn đề nan giải. Tiến trình sản xuất của chúng hiện quá thấp để phục vụ bất kỳ mục đích nào khác ngoài nỗ lực nghiên cứu và tạo nguyên mẫu. Hiện tại, các công ty gia công chipset như TSMC cũng chưa có kế hoạch sản xuất những con chip này cho đến năm 2025. Nhưng những kết quả thử nghiệm trên luôn cần thiết trước khi các bộ xử lý được đưa vào sản xuất thương mại. Chúng ta sẽ cần thêm thời gian có thể kiểm chứng được sức mạnh thực sự của những con chip này.

• Chip xử lý lượng tử đầu tiên của Iran bị phốt là hàng 'lởm' mua trên Amazon
• Bài viết chuyên mục Khám phá