Bỉ Ngạn Hoa
Writer
Theo tờ SCMP, một nhóm các nhà khoa học ở Bắc Kinh đã phát triển chip AI quang học đầu tiên trên thế giới.
Chip Taichi-II được phát triển bởi một nhóm nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa do các giáo sư Fang Lu và Dai Qionghai đứng đầu. Thành quả nghiên cứu của họ vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature vào ngày 7/8/2024.
Theo nhóm nghiên cứu, đây là bản nâng cấp lớn so với chip Taichi trước đó mà theo nhóm nghiên cứu cho biết vào tháng 4/2024 là đã vượt hiệu quả năng lượng của Nvidia GPU H100 hơn một nghìn lần.
Việc đào tạo AI bằng chip Taichi đòi hỏi sự hỗ trợ của máy tính điện tử. Nhưng Taichi-II có thể được sử dụng để mô hình hóa và đào tạo hoàn toàn dựa trên ánh sáng, giúp cải thiện hiệu quả hiệu suất lên nhiều, theo nhóm nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu cho biết trong bài báo đăng trên tạp chí Nature rằng bản nâng cấp là một bước quan trọng đối với điện toán quang học và có thể giúp đưa Taichi-II từ giai đoạn nghiên cứu lý thuyết sang ứng dụng thử nghiệm quy mô lớn, cũng như giải quyết nhu cầu ngày càng tăng về sức mạnh tính toán với mức tiêu thụ năng lượng thấp.
Taichi-II cũng có thể cung cấp một giải pháp thay thế sau khi Mỹ hạn chế Trung Quốc tiếp cận bộ xử lý đồ họa mạnh nhất (GPU) để đào tạo AI.
Theo báo cáo, hiệu suất của Taichi-II được phát hiện là vượt trội hơn so với thế hệ Taichi tiền nhiệm trong nhiều tình huống khác nhau. Thế hệ Taichi mới này đã tăng tốc quá trình đào tạo các mạng quang học với hàng triệu tham số theo cấp số nhân và tăng độ chính xác của các tác vụ phân loại lên 40%.
Trong lĩnh vực xử lý hình ảnh phức tạp, hiệu suất năng lượng của Taichi-II trong môi trường thiếu sáng đã được cải thiện theo cấp số nhân.
Giáo sư Fang Lu cho biết các phương pháp AI quang học thông thường thường liên quan đến việc mô phỏng các mạng nơ-ron nhân tạo điện tử trên kiến trúc quang tử (dựa trên ánh sáng) được thiết kế trên máy tính điện tử.
"Do hệ thống không hoàn hảo và sự phức tạp của quá trình truyền sóng ánh sáng, việc mô hình hóa chính xác hoàn hảo một hệ thống quang học nói chung là không thể và luôn xảy ra sự không khớp giữa mô hình ngoại tuyến và hệ thống thực", giáo sư Fang Lu nói.
Để khắc phục những thách thức này, nhóm nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa đã phát triển một phương pháp trong đó quy trình đào tạo chuyên sâu về máy tính được thực hiện trực tiếp trên chip quang. Do đó, hầu hết quá trình học máy có thể được thực hiện song song. Họ gọi đây là chế độ học hoàn toàn chuyển tiếp (FFM).
"Kiến trúc này cho phép đào tạo có độ chính xác cao và hỗ trợ đào tạo mạng quy mô lớn", Xue Zhiwei, tác giả chính của nghiên cứu chia sẻ.
FFM tận dụng các bộ điều biến và bộ dò quang tốc độ cao có sẵn trên thị trường và có thể hoạt động tốt hơn GPU trong các cuộc thi học tập tăng tốc.
"Nghiên cứu của chúng tôi hình dung ra một tương lai mà những con chip này tạo thành nền tảng cho sức mạnh tính toán quang học để xây dựng mô hình AI", Fang Lu cho biết.
Chip Taichi-II được phát triển bởi một nhóm nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa do các giáo sư Fang Lu và Dai Qionghai đứng đầu. Thành quả nghiên cứu của họ vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature vào ngày 7/8/2024.
Theo nhóm nghiên cứu, đây là bản nâng cấp lớn so với chip Taichi trước đó mà theo nhóm nghiên cứu cho biết vào tháng 4/2024 là đã vượt hiệu quả năng lượng của Nvidia GPU H100 hơn một nghìn lần.
Việc đào tạo AI bằng chip Taichi đòi hỏi sự hỗ trợ của máy tính điện tử. Nhưng Taichi-II có thể được sử dụng để mô hình hóa và đào tạo hoàn toàn dựa trên ánh sáng, giúp cải thiện hiệu quả hiệu suất lên nhiều, theo nhóm nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu cho biết trong bài báo đăng trên tạp chí Nature rằng bản nâng cấp là một bước quan trọng đối với điện toán quang học và có thể giúp đưa Taichi-II từ giai đoạn nghiên cứu lý thuyết sang ứng dụng thử nghiệm quy mô lớn, cũng như giải quyết nhu cầu ngày càng tăng về sức mạnh tính toán với mức tiêu thụ năng lượng thấp.
Taichi-II cũng có thể cung cấp một giải pháp thay thế sau khi Mỹ hạn chế Trung Quốc tiếp cận bộ xử lý đồ họa mạnh nhất (GPU) để đào tạo AI.
Theo báo cáo, hiệu suất của Taichi-II được phát hiện là vượt trội hơn so với thế hệ Taichi tiền nhiệm trong nhiều tình huống khác nhau. Thế hệ Taichi mới này đã tăng tốc quá trình đào tạo các mạng quang học với hàng triệu tham số theo cấp số nhân và tăng độ chính xác của các tác vụ phân loại lên 40%.
Trong lĩnh vực xử lý hình ảnh phức tạp, hiệu suất năng lượng của Taichi-II trong môi trường thiếu sáng đã được cải thiện theo cấp số nhân.
Giáo sư Fang Lu cho biết các phương pháp AI quang học thông thường thường liên quan đến việc mô phỏng các mạng nơ-ron nhân tạo điện tử trên kiến trúc quang tử (dựa trên ánh sáng) được thiết kế trên máy tính điện tử.
"Do hệ thống không hoàn hảo và sự phức tạp của quá trình truyền sóng ánh sáng, việc mô hình hóa chính xác hoàn hảo một hệ thống quang học nói chung là không thể và luôn xảy ra sự không khớp giữa mô hình ngoại tuyến và hệ thống thực", giáo sư Fang Lu nói.
Để khắc phục những thách thức này, nhóm nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa đã phát triển một phương pháp trong đó quy trình đào tạo chuyên sâu về máy tính được thực hiện trực tiếp trên chip quang. Do đó, hầu hết quá trình học máy có thể được thực hiện song song. Họ gọi đây là chế độ học hoàn toàn chuyển tiếp (FFM).
"Kiến trúc này cho phép đào tạo có độ chính xác cao và hỗ trợ đào tạo mạng quy mô lớn", Xue Zhiwei, tác giả chính của nghiên cứu chia sẻ.
FFM tận dụng các bộ điều biến và bộ dò quang tốc độ cao có sẵn trên thị trường và có thể hoạt động tốt hơn GPU trong các cuộc thi học tập tăng tốc.
"Nghiên cứu của chúng tôi hình dung ra một tương lai mà những con chip này tạo thành nền tảng cho sức mạnh tính toán quang học để xây dựng mô hình AI", Fang Lu cho biết.
