Chip AI mới của Trung Quốc: nhanh gấp 12 lần, tiêu thụ chỉ 1/200 năng lượng so với chip

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển một chip AI dạng tương tự (analogue) có tốc độ xử lý nhanh gấp 12 lần và mức tiêu thụ năng lượng chỉ bằng 1/200 so với các bộ xử lý số truyền thống.

Ảnh minh họa chip Ai mới của Trung Quốc

Trong một bước tiến có thể làm thay đổi cách các hệ thống AI trong tương lai được vận hành, nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Thanh Hoa (Bắc Kinh) đã công bố một chip quang–điện tử hoàn toàn tương tự, cho hiệu năng vượt trội rõ rệt về cả tốc độ lẫn hiệu quả năng lượng so với các bộ xử lý kỹ thuật số hiện nay.

Con chip, có tên ACCEL (All-Analogue Chip Combining Electronic and Light Computing), đại diện cho một hướng tiếp cận hoàn toàn khác so với kiến trúc silicon dựa trên nhị phân 0 và 1. Thay vào đó, ACCEL tận dụng các đặc tính vật lý của ánh sáng để thực hiện tính toán với tốc độ chưa từng có.

Kết quả nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature, cho thấy ACCEL có thể xử lý các tác vụ AI liên quan đến thị giác – như nhận dạng hình ảnh và tính toán cho xe tự hành – với tốc độ nhanh gấp gần 3.000 lần so với GPU A100 của Nvidia, một trong những bộ xử lý AI được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, theo SCMP.

Đáng chú ý hơn cả là hiệu quả năng lượng. Nhóm nghiên cứu cho biết chip đạt hiệu suất 74,8 peta-operation mỗi giây trên mỗi watt, đồng nghĩa với lượng điện đủ để vận hành một chip số thông thường trong một giờ có thể giúp ACCEL hoạt động liên tục hơn 500 năm.

Hiệu năng thực tế và tác động đối với phần cứng AI

Trong các bài kiểm tra benchmark sử dụng bộ dữ liệu có quy mô tương đương những nền tảng trực tuyến lớn như Netflix hay Yahoo, chip AI tương tự cho thấy mức cải thiện vượt trội so với các giải pháp số, theo các báo cáo liên quan.

Ở một ứng dụng, ACCEL hoàn thành các tác vụ huấn luyện hệ thống gợi ý nhanh hơn rất nhiều so với bộ xử lý số thông thường, trong khi mức tiêu thụ điện chỉ chiếm một phần nhỏ. Với các bài kiểm tra nén hình ảnh, chip cho chất lượng hình ảnh gần tương đương phương pháp tính toán số truyền thống, nhưng yêu cầu năng lượng và dung lượng lưu trữ thấp hơn đáng kể.

Hiệu quả năng lượng đang trở thành thách thức trung tâm của ngành AI, khi các mạng nơ-ron lớn và trung tâm dữ liệu tiêu thụ lượng điện khổng lồ. Các cụm huấn luyện AI hiện đại sử dụng GPU cao cấp có thể cần tới hàng trăm watt cho mỗi thiết bị, kéo theo chi phí vận hành cao và áp lực về tính bền vững. Một kiến trúc AI tương tự, vừa đạt hiệu năng cao vừa tiết kiệm năng lượng, có thể góp phần định hình lại toàn bộ lĩnh vực này, mở ra hướng đi cho các hệ thống AI xanh và dễ mở rộng hơn.

Đột phá lần này tiếp nối các nghiên cứu trước đó của Trung Quốc về máy tính tương tự và kiến trúc lai, trong đó từng chỉ ra rằng các hệ thống tính toán tương tự về mặt lý thuyết có thể vượt xa GPU hiện nay trong một số bài toán cụ thể. Việc khắc phục được những hạn chế lâu nay về độ chính xác và khả năng ứng dụng thực tế cho thấy máy tính tương tự đang dần bước ra khỏi phòng thí nghiệm để tiến tới phần cứng AI khả thi trong đời sống.

“Đổi làn chiến lược” của Trung Quốc

Nghiên cứu được công bố trong bối cảnh ngành bán dẫn Trung Quốc đang chịu các biện pháp kiểm soát xuất khẩu nghiêm ngặt từ Mỹ đối với GPU cao cấp. Đáng chú ý, chip ACCEL không cần tới các quy trình sản xuất tiên tiến dưới 5nm – vốn nằm trong danh sách bị hạn chế. Thay vào đó, con chip được chế tạo bằng công nghệ transistor đời cũ, dễ tiếp cận hơn, cho thấy đổi mới kiến trúc có thể giúp vượt qua rào cản về công nghệ chế tạo.

Dù hiện tại ACCEL vẫn là một chip chuyên dụng cho các tác vụ thị giác và chưa thể thay thế hoàn toàn CPU hay GPU đa năng, nhưng với hiệu suất cao trong các bài kiểm tra AI cụ thể – đạt hơn 90% độ chính xác trong nhận dạng video – chip này được đánh giá là một bộ gia tốc chuyên biệt đầy tiềm năng cho thế hệ thiết bị thông minh tiếp theo.