Chip AI nhỏ bằng hạt muối nhưng có sức mạnh phi thường

Các nhà khoa học đã phát triển một con chip AI mới sử dụng các hiện tượng vật lý của ánh sáng để phân tích dữ liệu, và chỉ tiêu thụ một phần nhỏ năng lượng.

Theo Popular Science, nhóm nghiên cứu ở Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải (USST) của Trung Quốc đang phát triển một giải pháp vi mô nhằm giải quyết vấn đề "nghẽn cổ chai" của cáp quang.

Cáp quang có khả năng truyền tải dữ liệu đã được mã hóa với tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, việc chuyển đổi dữ liệu đó thành thông tin có thể sử dụng được thường đòi hỏi các thiết bị chậm và tiêu thụ năng lượng nhiều hơn.

Sử dụng các hiện tượng vật lý của ánh sáng, nhóm nghiên cứu của USST đang phát triển một con chip AI mới có thể phân tích dữ liệu với chỉ một phần nhỏ năng lượng tiêu thụ. Đặc biệt hơn, mỗi con chip AI này chỉ nhỏ bằng hạt muối.

Phát hiện này được nêu chi tiết trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Photonics, dựa trên một hình thức mạng nơ-ron được phát triển lần đầu bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học California vào năm 2018.

Theo đó, với tên gọi mạng nơ-ron sâu khuếch tán toàn quang, phương pháp này sử dụng các lớp thành phần thụ động được in 3D theo mẫu và xếp chồng chính xác với nhau. Hệ thống sau đó được huấn luyện để thực hiện các phép tính phức tạp bằng cách sử dụng các photon của ánh sáng.

Theo New Scientist giải thích, nhóm nghiên cứu USST đã sử dụng khái niệm này làm điểm khởi đầu để tạo ra một mạng nơ-ron thụ động và được huấn luyện tốt có khả năng điều khiển ánh sáng một cách vật lý để thực hiện phân tích tính toán.

Tuy nhiên, tất cả ánh sáng mang dữ liệu đó lại được truyền qua các sợi cáp quang có đường kính không lớn hơn một sợi tóc người. Vì vậy, nhóm nghiên cứu cần chip AI cũng phải có kích thước siêu nhỏ để có thể đọc từng photon.

Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật in nano hai photon ba chiều để chế tạo mỗi chip AI bằng cách sử dụng các lớp polymer siêu mỏng.

Sau đó, họ gắn chip vào đầu một sợi cáp quang, nơi chip xử lý dữ liệu khi dữ liệu truyền qua cáp với tốc độ ánh sáng.

Để kiểm tra phát minh này, nhóm nghiên cứu đã mã hóa hình ảnh của các chữ số thành các photon ánh sáng, rồi gửi chúng qua các sợi cáp quang.

Kết quả, các chip AI đã thành công trong việc đọc dữ liệu và tái tạo lại hình ảnh của từng chữ số với độ mờ tối thiểu.

Loại nhận diện hình ảnh này hiện đã là một chức năng cơ bản trong nhiều hệ thống AI, và những chip AI nhỏ bé bằng hạt muối này đã thực hiện nhiệm vụ đó trong khoảng thời gian chỉ tính bằng phần nghìn tỷ của một giây.

Quan trọng hơn, chip AI siêu nhỏ này chỉ tiêu thụ một vài phần nghìn năng lượng so với công nghệ nhận diện hình ảnh dựa trên AI hiện nay.

Mặc dù vậy, hệ thống này hiện chưa hoàn hảo. Theo đó, những khuyết điểm nhỏ nhất của chip AI có thể làm suy giảm hiệu suất của toàn bộ hệ thống, và mỗi chip phải được tùy chỉnh riêng biệt tùy theo công việc cần thực hiện.

Tuy nhiên, các nhà phát minh tin rằng công nghệ này cuối cùng đã có thể mang lại những “chức năng chưa từng có”. Các ứng dụng tiềm năng có thể bao gồm hình ảnh nội soi và thậm chí là tính toán lượng tử.