O echipă de oameni de știință din China a dezvoltat un nou cip, cu o particularitate: este analogic, ceea ce înseamnă că efectuează calcule direct în circuitele sale fizice, nu prin biții 1 și 0 ai procesoarelor digitale standard. Mai mult, creatorii săi afirmă că noul cip este capabil să depășească performanțele celor mai avansate unități de procesare grafică (GPU) de la Nvidia și AMD de până la 1.000 de ori, potrivit Live Science.
Într-un studiu publicat pe 13 octombrie în revista Nature Electronics, cercetătorii de la Universitatea Peking au declarat că dispozitivul lor a rezolvat două blocaje majore: consumul mare de energie și limitările de transfer de date cu care se confruntă cipurile digitale în domenii emergente precum inteligența artificială (AI) și tehnologia 6G, precum și „problema veche de un secol” a preciziei scăzute și a lipsei de practică ce au limitat calculul analogic.
Când a fost testat pe probleme complexe de comunicații — inclusiv probleme de inversare a matricilor folosite în sistemele MIMO (multiple-input multiple-output), o tehnologie wireless — cipul a egalat precizia procesoarelor digitale standard, dar a consumat de aproximativ 100 de ori mai puțină energie.
Mai rapid decât plăcile folosite pentru antrenarea ChatGPT
După unele ajustări, cercetătorii au declarat că dispozitivul a depășit performanțele GPU-urilor de top, precum Nvidia H100 și AMD Vega 20, de până la 1.000 de ori. Ambele cipuri sunt utilizate pe scară largă pentru antrenarea modelelor AI. de exemplu, H100 este versiunea mai nouă a plăcilor A100 de la Nvidia, folosite de OpenAI pentru antrenarea ChatGPT.
Noul dispozitiv este construit din rețele de celule de memorie cu acces aleator rezistiv (RRAM), care stochează și procesează date prin ajustarea ușurinței cu care curentul electric trece prin fiecare celulă.
Spre deosebire de procesoarele digitale care calculează în biți binari (1 și 0), designul analogic procesează informația ca semnale electrice continue ce traversează rețeaua de celule RRAM. Procesând datele direct în propriul hardware, cipul evită sarcina intensivă energetic de a transfera constant informații între procesor și memoria externă.
„Odată cu creșterea aplicațiilor care folosesc cantități uriașe de date, acest lucru creează o provocare pentru computerele digitale, mai ales că miniaturizarea tradițională a dispozitivelor devine tot mai dificilă”, au explicat cercetătorii. „Testele noastre arată că abordarea analogică ar putea oferi un randament de 1.000 de ori mai mare și o eficiență energetică de 100 de ori mai bună decât procesoarele digitale de ultimă generație, pentru aceeași precizie.”
Tehnologie veche, trucuri noi
Calculul analogic nu este o invenție nouă — dimpotrivă. Mecanismul din Antikythera, descoperit în 1901 în largul coastelor Greciei, se estimează că a fost construit acum mai bine de 2.000 de ani și folosea roți dințate interconectate pentru a realiza calcule.
Totuși, de-a lungul istoriei moderne a informaticii, tehnologia analogică a fost în mare parte abandonată ca o alternativă nepractică la procesoarele digitale. Motivul: sistemele analogice se bazează pe semnale fizice continue (de exemplu, o tensiune sau un curent electric) pentru a procesa informația — mult mai greu de controlat cu precizie decât cele două stări stabile (1 și 0) ale calculului digital.
Totuși, sistemele analogice excelează la viteză și eficiență. Deoarece nu trebuie să transforme calculele în șiruri lungi de cod binar, ci le reprezintă ca operații fizice pe circuitele cipului, ele pot gestiona volume mari de informații simultan, folosind mult mai puțină energie.
Acest lucru este deosebit de important în aplicații care consumă multă energie și date, cum ar fi inteligența artificială, unde procesoarele digitale sunt limitate în capacitatea lor de a procesa informațiile secvențial, dar și în viitoarele comunicații 6G, unde rețelele vor trebui să proceseze în timp real volume uriașe de semnale wireless suprapuse.
Cercetătorii spun că progresele recente în tehnologia memoriei ar putea face ca calculul analogic să devină din nou viabil. Echipa a configurat celulele RRAM ale cipului în două circuite: unul care efectua calcule rapide, dar aproximative, și un al doilea care rafina rezultatul prin mai multe iterații până ajungea la un număr precis.
Această arhitectură le-a permis să combine viteza calculului analogic cu precizia celui digital. În plus, cipul a fost produs folosind un proces industrial standard, ceea ce înseamnă că ar putea fi fabricat în masă.
Cercetătorii au adăugat că îmbunătățiri viitoare ale circuitelor ar putea crește și mai mult performanța dispozitivului.
Următorul lor obiectiv este să construiască cipuri mai mari și complet integrate, capabile să rezolve probleme mai complexe la viteze și mai mari.
Ştiri video recomandate
