Το επίτευγμα ανοίγει νέους δρόμους στη βιομηχανία των υπολογιστών με προοπτική αντικατάστασης του πυριτίου.
Επιστήμονες στην Κίνα ανέπτυξαν ένα νέο τσιπ με μια ιδιαιτερότητα: είναι αναλογικό, πράγμα που σημαίνει ότι πραγματοποιεί υπολογισμούς μέσα στα ίδια του τα φυσικά κυκλώματα, αντί να βασίζεται στους δυαδικούς αριθμούς 1 και 0 των κλασικών ψηφιακών επεξεργαστών. Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι ότι, σύμφωνα με τους δημιουργούς του, το νέο τσιπ μπορεί να ξεπεράσει σε απόδοση τους κορυφαίους επεξεργαστές γραφικών (GPU) της Nvidia και της AMD έως και 1,000 φορές.
Σε νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Nature Electronics» ερευνητές από το Peking University δήλωσαν ότι η συσκευή τους αντιμετωπίζει δύο βασικά «σημεία συμφόρησης»: τους περιορισμούς ενέργειας και δεδομένων που αντιμετωπίζουν τα ψηφιακά τσιπ σε αναδυόμενους τομείς όπως η τεχνητή νοημοσύνη και τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα 6G. Πρόκειται για το «αιωνόβιο πρόβλημα» της χαμηλής ακρίβειας και πρακτικής εφαρμογής που έχει μέχρι σήμερα περιορίσει τους αναλογικούς υπολογιστές.
Όταν δοκιμάστηκε σε πολύπλοκα προβλήματα επικοινωνίας — όπως προβλήματα αντιστροφής πινάκων που χρησιμοποιούνται σε συστήματα MIMO (τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας με πολλαπλές εισόδους και εξόδους) — το τσιπ πέτυχε ίδια ακρίβεια με τους ψηφιακούς επεξεργαστές, χρησιμοποιώντας όμως 100 φορές λιγότερη ενέργεια.
Με περαιτέρω ρυθμίσεις, οι ερευνητές δήλωσαν ότι η συσκευή ξεπέρασε σε απόδοση κορυφαίες GPU όπως η Nvidia H100 και η AMD Vega 20 έως και 1,000 φορές. Οι δύο αυτές GPU χρησιμοποιούνται ευρέως για εκπαίδευση μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης, η Nvidia H100, για παράδειγμα είναι ο διάδοχος της A100 που χρησιμοποίησε η OpenAI για να εκπαιδεύσει το ChatGPT.
Πώς λειτουργεί το νέο τσιπ
Η συσκευή είναι κατασκευασμένη από συστοιχίες μνήμης τυχαίας προσπέλασης αντίστασης RRAM που αποθηκεύουν και επεξεργάζονται δεδομένα ρυθμίζοντας πόσο εύκολα περνάει το ρεύμα μέσα από κάθε «κύτταρο» του συστήματος. Σε αντίθεση με τους ψηφιακούς επεξεργαστές που υπολογίζουν σε δυαδική μορφή (1 και 0), ο αναλογικός σχεδιασμός επεξεργάζεται τις πληροφορίες ως συνεχή ηλεκτρικά ρεύματα που ρέουν μέσα στο δίκτυο των κυττάρων RRAM. Επειδή επεξεργάζεται τα δεδομένα άμεσα μέσα στο ίδιο το υλικό του, το τσιπ αποφεύγει τη χρονοβόρα και ενεργοβόρα διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών ανάμεσα στον επεξεργαστή και την εξωτερική μνήμη.
«Με την άνοδο εφαρμογών που χρησιμοποιούν τεράστιες ποσότητες δεδομένων, δημιουργείται πρόκληση για τους ψηφιακούς υπολογιστές, ειδικά καθώς η παραδοσιακή κλιμάκωση των συσκευών γίνεται όλο και πιο δύσκολη. Οι μετρήσεις μας δείχνουν ότι η αναλογική μας προσέγγιση μπορεί να προσφέρει 1.000 φορές μεγαλύτερη υπολογιστική ταχύτητα και 100 φορές καλύτερη ενεργειακή απόδοση από τους πιο σύγχρονους ψηφιακούς επεξεργαστές, διατηρώντας την ίδια ακρίβεια» αναφέρουν οι ερευνητές.
Με λίγα λόγια, η Κίνα φαίνεται να έχει κάνει άλμα δεκαετίας στην τεχνολογία επεξεργαστών, ένα αναλογικό τσιπ που συνδυάζει την ταχύτητα, την αποδοτικότητα και την ακρίβεια, προσφέροντας μια πιθανή εναλλακτική εποχή μετά το πυρίτιο.
