Научниците во Кина развија нов чип со интересен пресврт - тој е аналоген, што значи дека извршува пресметки користејќи ги сопствените физички електрични кола, наместо бинарните единици и нули како стандардни дигитални процесори.

Уште поимпресивно е што неговите креатори тврдат дека новиот чип може да ги надмине најмоќните графички процесирачки единици (GPU) од Nvidia и AMD до 1.000 пати.

Во нова студија објавена на 13 октомври во списанието Nature Electronics, истражувачите од Универзитетот во Пекинг велат дека нивниот уред решава два клучни проблеми - ограничувањата во однос на енергијата и податоците со кои се соочуваат дигиталните чипови во областа на вештачката интелигенција и 6G технологијата, како и „стариот проблем“ на ниска прецизност и непрактичност што долго време го попречува аналогното пресметување.

 Кога чипот беше тестиран на сложени комуникациски задачи, вклучувајќи матрични инверзии што се користат во системите со висок влез-излез што ги поткрепуваат безжичните технологии, тој покажа иста точност како стандардните дигитални процесори, но трошел околу 100 пати помалку енергија.

По дополнителните прилагодувања, истражувачите објаснија дека уредот ги надмина најмоќните GPU чипови, како што се Nvidia X100 и AMD Vega 20, дури и за 1.000 пати. И двата чипа се клучни за обука на моделите со вештачка интелигенција. На пример, Nvidia X100 е понова верзија на графичките картички A100 што OpenAI ги користеше за обука на ChatGPT.

Новиот уред е направен од низи од мемориски ќелии од типот на RRAM (resistive random-access memory) кои складираат и обработуваат податоци со промена на отпорот на протокот на електрична струја низ секоја ќелија.

За разлика од дигиталните процесори кои пресметуваат со помош на бинарни 1 и 0, аналогниот дизајн ги обработува информациите како континуирана електрична струја преку мрежа од своите RRAM ќелии. На овој начин, чипот ги обработува податоците директно во својот хардвер, без потреба од енергетски интензивни трансфери на информации помеѓу процесорот и надворешната меморија.

„Со порастот на апликациите што користат огромни количини на податоци, дигиталните компјутери се соочуваат со предизвици, особено бидејќи понатамошната минијатуризација на традиционалните уреди станува сè потешка. Нашата анализа покажува дека аналогниот пристап може да понуди 1.000 пати поголем проток на податоци и 100 пати подобра енергетска ефикасност од најсовремените дигитални процесори, со иста прецизност“, велат научниците во студијата.

Стара технологија, нови трикови

 Аналогното пресметување не е нова појава. Напротив, тоа е многу старо. Се проценува дека механизмот од Антикитера, пронајден покрај брегот на Грција во 1901 година, е направен пред повеќе од 2.000 години и користел меѓусебно поврзани запчаници за извршување пресметки.

Со тек на поголемиот дел од модерната историја на современото пресметување, аналогната технологија се сметала за непрактична алтернатива на дигиталните процесори. Причината е што аналогните системи се потпираат на континуирани физички сигнали, како што се напон или електрична струја, за да ги обработат информациите, а овие сигнали е многу потешко прецизно да се контролираат отколку двете стабилни вредности (1 и 0) со кои се справуваат дигиталните компјутери.

Сепак, онаму каде што аналогните системи се истакнуваат е брзината и ефикасноста. Бидејќи тие не мора да ги разложуваат пресметките на долги бинарни низи, туку наместо тоа ги претставуваат како физички операции на колото на чипот, аналогните процесори можат да обработуваат големи количини на информации истовремено, а да трошат многу помалку енергија.

Ова е особено важно за апликации кои бараат огромни количини на податоци и енергија, како што се вештачката интелигенција и идните 6G мрежи, каде што дигиталните процесори имаат ограничувања во количината на информации што можат да ги обработуваат по ред, како и во нивната способност да обработуваат големи количини на преклопувачки безжични сигнали во реално време.

Истражувачите веруваат дека неодамнешните достигнувања во технологијата на меморијата би можеле повторно да го направат аналогното пресметување практично. Тимот ги конфигурираше RRAM ќелиите на чипот во два круга: еден што овозможува брзина, но приближна пресметка, а другиот којшто го прецизира резултатот преку итерации сè додека не достигне попрецизна вредност.

Со оваа конфигурација, истражувачите беа во можност да ја комбинираат брзината на аналогното пресметување со прецизноста на дигиталното процесирање. Клучно е што чипот е произведен со користење на комерцијален процес на производство, што значи дека потенцијално би можел да се произведува масовно.

Понатамошните подобрувања на колото на чипот би можеле дополнително да ги зголемат неговите перформанси, велат истражувачите. Нивната следна цел е да развијат поголеми, целосно интегрирани чипови способни да решаваат уште посложени проблеми со уште поголема брзина.