Trung Quốc tuyên bố giải được 'bài toán trăm năm' ngành công nghệ khiến thế giới ngỡ ngàng

Các nhà nghiên cứu công nghệ tại Trung Quốc cho biết họ đã giải quyết thành công một vấn đề khiến giới kỹ sư đau đầu hơn một thế kỷ qua, bằng cách phát triển một loại chip analog mới có tốc độ xử lý vượt trội - nhanh hơn chip mạnh nhất của Nvidia tới 1.000 lần.

Đáng chú ý, con chip này không hoạt động theo nguyên lý “0 và 1” như máy tính kỹ thuật số hiện nay.

Công trình nghiên cứu do nhóm khoa học thuộc Đại học Bắc Kinh (Peking University) thực hiện, được công bố mới đât trên tạp chí Nature Electronics. Trung tâm của bước đột phá này là việc “hồi sinh” khái niệm tính toán analog – nhưng với một hướng tiếp cận hoàn toàn mới.

Thay vì chuyển toàn bộ dữ liệu sang mã nhị phân, con chip này thực hiện phép tính trực tiếp trên các tín hiệu điện vật lý - nói cách khác, nó “làm toán bằng chuyển động của electron” thay vì xử lý từng bit dữ liệu.

Các nhà nghiên cứu công nghệ tại Trung Quốc cho biết họ đã giải quyết thành công một vấn đề khiến giới kỹ sư đau đầu hơn một thế kỷ qua

Theo nhóm nghiên cứu, thiết kế này giải quyết hai “nút thắt cổ chai” lớn của hệ thống kỹ thuật số hiện nay: "Tiêu thụ điện năng cao và "Giới hạn tốc độ truyền dữ liệu giữa bộ nhớ và bộ xử lý".

Khi được thử nghiệm với các bài toán truyền thông phức tạp - chẳng hạn mô phỏng mạng không dây dùng hệ thống ăng-ten khổng lồ - con chip cho độ chính xác tương đương vi xử lý thông thường, nhưng chỉ tiêu tốn 1/100 năng lượng.

Sau khi tinh chỉnh, nó thậm chí vượt qua hiệu năng của Nvidia H100 và AMD Vega 20, hai GPU cao cấp nhất hiện nay, với tốc độ xử lý gấp tới 1.000 lần.

Điều thú vị là máy tính analog ra đời sớm hơn máy tính kỹ thuật số hàng trăm năm.
Chiếc Antikythera của Hy Lạp cổ đại - thường được xem là máy tính đầu tiên trên thế giới - chính là một hệ thống tính toán analog sử dụng bánh răng để tính toán vị trí thiên thể.

Tuy nhiên, độ chính xác luôn là “tử huyệt” của công nghệ analog, vì các tín hiệu điện dễ bị nhiễu và sai lệch theo thời gian. Chính vì vậy, giới công nghệ đã chuyển hẳn sang máy tính số (digital) trong nhiều thập kỷ qua.

Các nhà khoa học Trung Quốc cho biết họ đã giải quyết được vấn đề độ chính xác nhờ sử dụng mạng lưới bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên điện trở (RRAM). Mỗi ô nhớ RRAM lưu trữ và xử lý thông tin bằng cách điều chỉnh độ dẫn điện, cho phép kết hợp quá trình tính toán và lưu trữ trong cùng một phần tử.

Khi sắp xếp các ô này thành hai vòng lặp – một cho tính toán sơ bộ, một cho hiệu chỉnh, con chip có thể xử lý lượng dữ liệu khổng lồ gần như tức thì, mà vẫn duy trì độ chính xác tương đương hệ thống kỹ thuật số.

Vì không cần di chuyển dữ liệu liên tục giữa bộ nhớ và CPU, con chip giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng - yếu tố vốn là “tử huyệt” của phần cứng AI hiện nay. Đặc biệt, con chip được sản xuất bằng quy trình công nghiệp tiêu chuẩn, nghĩa là hoàn toàn có khả năng mở rộng lên quy mô sản xuất lớn, không cần công nghệ đặc biệt.

Nhóm nghiên cứu tin rằng thiết kế chip analog này có thể trở thành nền tảng cho thế hệ vi xử lý AI và hệ thống mạng 6G trong tương lai.

Nếu con chip hoạt động đúng như công bố, Nvidia - “ông vua” chip AI hiện nay - có thể sắp đối mặt với đối thủ thực sự, đến từ chính nơi mà “kỷ nguyên analog” chưa bao giờ biến mất, mà chỉ tạm ngủ đông.