Láng giềng Việt Nam ra mắt chip AI tích hợp 2 triệu nơ-ron, nhanh gấp 100 lần Nvidia

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một chip điện toán quang học có hiệu năng vượt trội hơn 100 lần so với phần cứng AI hàng đầu của Nvidia, cả về tốc độ lẫn hiệu quả năng lượng – đặc biệt trong các tác vụ AI tạo sinh như sản xuất video và tổng hợp hình ảnh.

Con chip mang tên LightGen do nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Giao thông Thượng Hải và Đại học Thanh Hoa phát triển, khai thác tốc độ của ánh sáng để xử lý các khối lượng công việc AI phức tạp.

Với hơn 2 triệu “nơ-ron quang tử” được tích hợp trên một con chip nhỏ gọn, LightGen có khả năng tạo ra hình ảnh độ phân giải cao, bao gồm cả các cảnh 3D, cũng như sản xuất video.

Nghiên cứu do giáo sư Chen Yitong (Đại học Giao thông Thượng Hải) dẫn dắt và được công bố trên tạp chí Science hôm 19/12.

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa giới thiệu chip quang học LightGen có hiệu năng vượt hơn 100 lần so với phần cứng AI hàng đầu của Nvidia. Ảnh: SCMP 

Ông cho hay: “Con chip này mở ra một cách tiếp cận mới để kết nối các kiến trúc chip thế hệ mới với các ứng dụng AI phức tạp trong đời sống hằng ngày, mà không làm suy giảm hiệu năng, đồng thời đạt tốc độ và hiệu quả cao hơn nhiều bậc – hướng tới AI bền vững”.

Trong bối cảnh AI phát triển nhanh chóng, các mô hình tạo sinh hiện nay có thể tạo ra hình ảnh và video ngày càng chân thực, nhưng đổi lại là nhu cầu tính toán khổng lồ và mức tiêu thụ năng lượng rất lớn.

Điều này khiến giới khoa học ngày càng chuyển hướng sang điện toán quang học, khi các chip điện tử truyền thống dần chạm tới giới hạn vật lý. Khác với máy tính thông thường vốn dựa vào dòng electron để truyền và xử lý thông tin, hệ thống quang học sử dụng xung laser, cho phép xử lý phép toán ở tốc độ ánh sáng.

Tín hiệu quang học còn có ưu thế giảm tiêu thụ điện năng và phản hồi nhanh hơn với yêu cầu của người dùng. Tuy nhiên, trước đây các hệ thống điện toán quang học vẫn gặp khó trong việc xử lý những tác vụ AI tạo sinh có độ phức tạp cao – như tổng hợp hình ảnh và tạo video – do hạn chế về kiến trúc và thuật toán huấn luyện chưa hoàn thiện.

Bước ngoặt lớn

Nhóm LightGen tập trung giải quyết 3 vấn đề cốt lõi: xây dựng kiến trúc mới, phát triển thuật toán huấn luyện mới và nâng cao mật độ tích hợp trên chip.

Về kiến trúc, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một “không gian tiềm ẩn quang học”, được ví như một “nút giao cao tốc” cho ánh sáng - nơi dữ liệu có thể lưu chuyển nhanh chóng ở dạng nén tối ưu, cho phép tái tạo và xử lý thông tin hiệu quả.

Ví dụ về khả năng của con chip. Ảnh: Chen Yitong

Song song đó, nhóm phát triển một thuật toán huấn luyện tạo sinh mới, loại bỏ nhu cầu về các bộ dữ liệu khổng lồ vốn cần thiết trong phương pháp truyền thống. Thay vào đó, LightGen sử dụng thuật toán học không giám sát, cho phép hệ thống tự học và sáng tạo bằng cách nhận diện các quy luật thống kê trong dữ liệu – tương tự quá trình học của con người.

Hơn 2 triệu “nơ-ron” quang tử được tích hợp trên con chip diện tích 136,5 mm2, tạo thành một mạng lưới tinh vi có khả năng xử lý các tác vụ tạo hình ảnh độ phân giải cao.

Thử nghiệm cho thấy LightGen có thể tạo ra hình ảnh động vật ở độ phân giải 512×512 pixel, với đa dạng chủng loại, màu sắc, biểu cảm và bối cảnh, đạt độ chi tiết cao và logic thị giác nhất quán.

Nghiên cứu cho biết LightGen đã thực nghiệm thành công nhiều tác vụ, bao gồm tạo hình ảnh ngữ nghĩa độ phân giải cao, khử nhiễu, chuyển phong cách, tạo và thao tác nội dung 3D.

Theo ước tính, LightGen đạt tốc độ tính toán 3,57×10⁴ TOPS (nghìn tỷ phép toán mỗi giây) và hiệu suất năng lượng 6,64×10² TOPS/watt.

Kết quả này giúp hiệu năng tổng thể của LightGen vượt hơn 100 lần so với các chip điện tử hàng đầu hiện nay, bao gồm cả Nvidia A100.

Các nhà khoa học cho rằng LightGen có thể đánh dấu bước chuyển lớn trong phần cứng AI tạo sinh, khi biến điện toán quang học thành nền tảng cốt lõi có khả năng tự xử lý các tác vụ sáng tạo phức tạp. Hiệu quả năng lượng vượt trội của công nghệ này cũng được xem là lời giải tiềm năng cho bài toán tiêu thụ điện ngày càng tăng của ngành AI.