Chińczycy wracają do starej technologii. Ich chip analogowy ma być 1000 razy szybszy od Nvidii H100
Naukowcy z Uniwersytetu Pekińskiego opublikowali w prestiżowym magazynie „Nature Electronics” wyniki badań nad nowym chipem, który może zrewolucjonizować świat AI i telekomunikacji 6G.
Najważniejsza informacja: to nie jest kolejny chip. a przynajmniej nie w takim rozumieniu, w jakim znamy układy obecne w używanych przez nas dziś urządzeniach.
Chińczycy chwalą się układem analogowym, który według nich ma 1000-krotnie większą przepustowość i 100-krotnie lepszą efektywność energetyczną niż topowe procesory graficzne, takie jak Nvidia H100. Chiński zespół twierdzi, że rozwiązał „stary na stulecie problem” obliczeń analogowych, łącząc ich prędkość z precyzją chipów cyfrowych.
Chiny oskarżają USA o cyberatak. Celem miało być Narodowe Centrum Czasu
Czym różni się chip cyfrowy od analogowego?
Zanim przejdziemy do odkrycia, kluczowe jest wyjaśnienie fundamentalnej różnicy w działaniu obu typów układów.
Chip cyfrowy (to, co mamy dziś): działa w systemie binarnym, czyli jak włącznik światła – zna tylko dwa stany: włączony (1) lub wyłączony (0). Te dwie wartości to bit (0 lub 1), podstawowa jednostka cyfrowej informacji. Chip cyfrowy, aby wykonać obliczenie (np. dodać liczby), musi rozbić je na długie ciągi zer i jedynek. Jest niesamowicie precyzyjny, ale wymaga wielu kroków i taktów zegara. Jego największą wadą jest to, że procesor i pamięć (RAM) to dwa oddzielne byty. Ciągłe przesyłanie danych tam i z powrotem między nimi tworzy opóźnienia i zużywa mnóstwo energii (tzw. wąskie gardło von Neumanna).
Z kolei chip analogowy (stara technologia, która dzięki Chińczykom wraca): ten nie działa jak włącznik, ale raczej jak ściemniacz światła lub kran z wodą. Zamiast 0 lub 1, operuje na ciągłych wartościach fizycznych – na przykład na różnych poziomach napięcia prądu (0.1V, 0.5V, 1.2V itd.). Dzięki temu może w teorii wykonać złożone obliczenie (np. mnożenie macierzy) w jednym fizycznym kroku, gdy prąd przepływa przez jego obwody. Jest niewyobrażalnie szybki i energooszczędny. Dlaczego zatem nie mamy komputerów analogowych? Bo historycznym problemem takich układów była jednak niska precyzja – analogowe sygnały fizyczne są niestabilne i podatne na zakłócenia, co dawało wyniki „w przybliżeniu”, a to w obliczeniach jest nieakceptowalne. Z pewnością niektórzy z was pamiętają przesyłanie analogowego sygnału radiowego czy telewizyjnego, dało się oglądać/słuchać, ale szumiało, śnieżyło itp. W obliczeniach precyzyjnych takie zaszumienie odpada. Wygląda jednak na to, że Chińczykom udało się pokonać najpoważniejszy problem tej technologii.
Przełom z Pekinu: szybki jak analogowy, precyzyjny jak cyfrowy
Chińscy naukowcy twierdzą, że rozwiązali problem precyzji. Ich nowy chip, oparty na komórkach pamięci RRAM (rezystancyjnej pamięci o dostępie swobodnym), wykonuje obliczenia w dwóch krokach. Najpierw specjalny obwód analogowy znajduje błyskawiczną, ale przybliżoną odpowiedź. Następnie, drugi obwód uściślający (działający na podobnej zasadzie) iteracyjnie poprawia ten wynik, aż osiągnie precyzję dorównującą chipom cyfrowym.
Dodatkowo, chip ten przetwarza i przechowuje dane w tym samym miejscu (tzw. „in-memory computing”), całkowicie eliminując problem przesyłania danych do i z zewnętrznej pamięci.
Podczas testów na skomplikowanych problemach matematycznych, używanych m.in. w systemach telekomunikacyjnych 6G (MIMO), chip osiągnął wyniki, które dla dzisiejszego sprzętu brzmią jak fantastyka. Naukowcy wykazali, że przy tej samej precyzji, ich rozwiązanie oferuje do 1000 razy większą przepustowość i 100 razy lepszą efektywność energetyczną niż Nvidia H100 czy AMD Vega 20 – czyli układy, na których dziś trenuje się takie twory jak ChatGPT. Co najważniejsze, chip został wyprodukowany przy użyciu komercyjnych procesów, co oznacza, że jego masowa produkcja jest potencjalnie możliwa.
Jeszcze jedno wyjaśnienie: to nie znaczy, że nasze komputery wkrótce staną się analogowe. Układy analogowe, o ile faktycznie udało się zniwelować problem niskiej precyzji, mogą być bardzo użyteczne, ale w ograniczonych scenariuszach zastosowań. Taki chip może okazać się doskonałą alternatywą do obliczeń macierzowych (dla AI), ale nie dla komputerów ogólnego przeznaczenia jakimi są nasze dzisiejsze pecety, maki, laptopy czy smartfony.
Nadchodzi „moment ChatGPT” dla robotów. Chiny chcą zdominować kolejną technologię
