Tổng Hợp Báo Kỹ Thuật thế giới
Chip toàn phần tín hiệu sóng kết hợp điện toán điện tử và điện toán ánh sáng là loại chip mới kết hợp giữa điện toán sóng quang học nhiễu xạ (OAC) và điện toán sóng điện tử (EAC) . Con chip này có tên là ACCEL và được tạo ra bởi các nhà khoa học tại Đại học Thanh Hoa, Trung Quốc.
ACCEL là một chip quang điện tử toàn phần tín hiệu sóng mang lại khả năng xử lý thị giác máy tính cực nhanh và tiết kiệm năng lượng cao, vượt trội so với các bộ xử lý kỹ thuật số truyền thống.
Con chip này kết hợp điện toán điện tử và quang tử, đạt hiệu suất năng lượng 74,8 peta hoạt động mỗi giây mỗi watt và tốc độ xử lý lên tới 74,8 peta hoạt động mỗi giây mỗi watt. 4,6 peta hoạt động mỗi giây. Nó sử dụng điện toán quang học nhiễu xạ để trích xuất tính năng ban đầu và tận dụng các dòng quang điện tiếp theo để xử lý bổ sung trong cùng một chip analog, tránh nhu cầu về ADC và do đó giảm độ trễ xuống chỉ còn 72 ns trên mỗi khung hình.
a, Quy trình làm việc của điện toán quang điện tử truyền thống, bao gồm điốt quang quy mô lớn và mảng ADC.b, Quy trình làm việc của ACCEL. Một mô-đun tính toán quang học nhiễu xạ xử lý hình ảnh đầu vào trong miền quang học để trích xuất tính năng và trường ánh sáng đầu ra của nó được sử dụng để tạo ra dòng quang bằng mảng điốt quang cho máy tính điện tử tương tự trực tiếp.
EAC xuất ra các xung tuần tự tương ứng với nhiều nút đầu ra của mạng tương đương. Các trọng số nhị phân trong EAC được cấu hình lại trong mỗi xung bằng SRAM, bằng cách chuyển kết nối của các điốt quang sang V hoặc V+− Dòng. Bộ so sánh xuất ra xung với điện áp tối đa là kết quả dự đoán của ACCEL.
Các thử nghiệm cho thấy ACCEL có thể nhận dạng và phân loại các đối tượng với mức độ chính xác tương đương với các mạng thần kinh kỹ thuật số. Hơn nữa, nó phân loại hình ảnh có độ phân giải cao của các cảnh khác nhau trong cuộc sống hàng ngày nhanh hơn 3.000 lần và tiêu thụ năng lượng ít hơn 4.000.000 lần so với GPU (đơn vị xử lý đồ họa) hàng đầu.
Phát hiện của nhóm nghiên cứu tại đại học Thanh Hoa, cung cấp một giải pháp thay thế cho các công nghệ hiện có dựa trên chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, đã được công bố trên tạp chí Nature.
Trong các nhiệm vụ điện toán dựa trên tầm nhìn như nhận dạng hình ảnh và phát hiện đối tượng, tín hiệu từ môi trường là sóng Analog và chúng cần được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số – digital để xử lý bởi mạng nơ-ron AI, hệ thống được đào tạo để nhận ra các mẫu và mối quan hệ trong bộ sưu tập dữ liệu số. Tuy nhiên, việc chuyển đổi dữ liệu sóng Analog sang dự liệu kỹ thuật số tốn thời gian và năng lượng, hạn chế tốc độ và hiệu quả hoạt động của mạng thần kinh AI. Với Điện toán quang tử, sử dụng tín hiệu ánh sáng sóng Analog là một trong những cách tiếp cận hứa hẹn nhất để giải quyết vấn đề.
“Chúng tôi đã tối đa hóa lợi thế của ánh sáng và điện dưới các tín hiệu analog, tránh những hạn chế của việc phải chuyển đổi analog sang kỹ thuật số và phá vỡ nút thắt cổ chai về mức tiêu thụ điện năng và tốc độ (đang gặp phải ở con Chip GPU”, Fang Lu, một nhà nghiên cứu từ nhóm Thanh Hoa cho biết.
Các thành viên của nhóm nghiên cứu phát triển chip quang điện tử toàn phần Analog tại phòng thí nghiệm Đại Học Thanh Hoa / Tài liệu phát qua Tân Hoa Xã, Trung Cộng
Nhóm nghiên cứu nhằm mục đích nghiên cứu các kiến trúc điện toán quang điện tử tiên tiến hơn để giải quyết các ứng dụng thị giác máy tính rộng hơn và điều chỉnh công nghệ này cho phù hợp với các thuật toán AI mới, bao gồm các mô hình ngôn ngữ lập trình lớn (LLM) của nghành AI.
Con chip này sẽ được ứng dụng cho nhiều lãnh vực, bao gồm công nghệ thiết bị đeo, xe tự hành và kiểm tra chất lượng công nghiệp.