Trung Quốc bắt đầu ứng dụng trên quy mô lớn chip AI phi nhị phân tích hợp công nghệ tính toán lai độc quyền vào các lĩnh vực quan trọng như hàng không và hệ thống công nghiệp.

Phát triển bởi nhóm nghiên cứu đứng đầu là giáo sư Li Hongge (Lý Hồng Ca) tại Đại học Hàng không Bắc Kinh, đột phá này vượt qua nhiều rào cản cơ bản trong tính toán truyền thống bằng cách kết hợp logic nhị phân và ngẫu nhiên.

Con chip sẽ có khả năng chịu lỗi và hiệu suất năng lượng chưa từng có trong ứng dụng điều khiển thông minh như màn hình cảm ứng và hệ thống bay.

Chip AI của Trung Quốc vượt qua những rào cản tính toán truyền thống và sẽ được sử dụng trong màn hình cảm ứng, hệ thống bay và điều hướng máy bay.

ChipAI phi nhị phân mới khắc phục nhiều rào cản tính toán khi kết hợp logic nhị phân và ngẫu nhiên. Ảnh: SCMP

Theo Giáo sư Li, công nghệ chip ngày nay phải đối mặt với hai thách thức không thể vượt qua – bức tường năng lượng và bức tường kiến ​​trúc. Chúng sử dụng quá nhiều năng lượng và các chip mới khó hoạt động với các hệ thống cũ.

Bức tường năng lượng xuất phát từ mâu thuẫn cơ bản, trong khi hệ thống nhị phân rất hiệu quả trong truyền tải thông tin, chúng tiêu thụ năng lượng lớn. Bức tường kiến trúc là do chip phi silicon mới không thể dễ dàng tương tác với hệ thống truyền thống dựa trên CMOS (bán dẫn oxit kim loại bổ sung).

Nhóm của Li tìm kiếm các giải pháp thay thế từ năm 2022. Đột phá của họ đến từ đề xuất một hệ thống số mới mang tên Số ngẫu nhiên lai (HSN), kết hợp số nhị phân truyền thống với số dựa trên xác suất. Logic nhị phân, nền tảng của tính toán hiện nay, biểu thị các biến bằng ký tự 0 và 1, dựa vào phép toán số học chính xác. Tuy nhiên, tính toán 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 cấp cao trong khoảng thời gian cố định để biểu thị giá trị, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ phần cứng. Cách này đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như xử lý hình ảnh, mạng nơron và học sâu. Nhưng tính toán xác suất cũng có độ chậm trễ lớn trong tính toán do cách biểu thị giá trị dựa trên tần số.

Để giải quyết vấn đề trên, Li và cộng sự giới thiệu logic xác suất lai, kết hợp tốc độ của tính toán nhị phân với hiệu quả của logic ngẫu nhiên. Dựa trên khái niệm đó, nhóm thiết kế chip thông minh cho cảm ứng và hiển thị vào năm 2023, sử dụng công nghệ quy trình 110-nanometre của nhà sản xuất chip hàng đầu Trung Quốc là Tập đoàn Quốc tế Sản xuất Bán dẫn. Họ tiếp tục phát triển một chip hiệu suất cao cho học máy.

Ngoài HSN, chip mới còn tích hợp thuật toán tính toán trong bộ nhớ, giúp giảm thiểu việc chuyển dữ liệu tiêu tốn nhiều năng lượng giữa bộ nhớ và bộ xử lý, qua đó cải thiện hiệu suất tổng thể. Nó cũng trang bị hệ thống trên chip (SoC), tích hợp các loại đơn vị tính toán khác nhau để xử lý nhiều tác vụ song song, tránh được hạn chế của cấu trúc truyền thống.

Chip AI của nhóm Li đang được áp dụng trong các trường hợp điều khiển thông minh, bao gồm nhận diện cảm ứng, giúp lọc nhiễu để phát hiện tín hiệu yếu và tăng cường tương tác người dùng. Nó cũng được sử dụng trong 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. Trong hệ thống điều khiển bay, nó cung cấp hỗ trợ tính toán mạnh mẽ để điều hướng máy bay chính xác và ổn định.

Li cho biết nhóm nghiên cứu đang làm việc để mở rộng khả năng của chip sang xử lý giọng nói và hình ảnh, tăng tốc mô hình AI lớn và nhiều nhiệm vụ tính toán phức tạp khác.