Chip bộ nhớ mới được điều khiển bằng ánh sáng và nam châm giúp máy tính AI ít ngốn điện hơn
Các nhà nghiên cứu Mỹ đang phát triển một loại chip bộ nhớ mới có thể vừa lưu trữ thông tin vừa thực hiện các phép tính với tốc độ và hiệu quả cao.
Các nhà nghiên cứu cho biết, chip nhớ quang từ có thể giúp giảm năng lượng để dành năng lượng cung cấp cho AI. (Nguồn: Live Science)
Đây là loại chip bộ nhớ (hay ô nhớ) cực nhanh mới, sử dụng cả tín hiệu quang học và nam châm để xử lý và lưu trữ dữ liệu một cách hiệu quả.
Nhóm nghiên cứu cho biết trên tạp chí Nature Photonics, các ô nhớ này cho phép người dùng chạy các phép tính tốc độ cao. Tốc độ xử lý nhanh hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn sẽ giúp mở rộng quy mô trung tâm dữ liệu cho hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) dễ làm việc.
Đồng tác giả nghiên cứu, ông Nathan Youngblood, kỹ sư điện và máy tính tại Đại học Pittsburgh (Mỹ) cho biết : “Rất nhiều năng lượng cần được sử dụng để các trung tâm dữ liệu với hàng nghìn đơn vị xử lý đồ họa (GPU) hoạt động. Và giải pháp thường là người ta phải mua thêm nhiều GPU và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn. Vì vậy, nếu quang học có thể giải quyết vấn đề này hiệu quả hơn và nhanh hơn, thì đó sẽ là giải pháp giúp giảm mức tiêu thụ điện năng, và hệ thống máy học cũng sẽ hoạt động nhanh hơn".
Các ô nhớ loại mới này sử dụng từ trường để điều khiển tín hiệu ánh sáng theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ thông qua bộ cộng hưởng hình vòng, một bộ phận tăng cường ánh sáng ở các bước sóng nhất định và đi tới một trong hai cổng đầu ra. Tùy thuộc vào cường độ ánh sáng ở mỗi cổng đầu ra, ô nhớ có thể mã hóa một số từ 0 đến 1, hoặc từ 0 đến âm 1. Không giống như các ô nhớ truyền thống chỉ mã hóa các giá trị 0 hoặc 1 trong một bit thông tin, ô nhớ mới có thể mã hóa một số giá trị không nguyên, cho phép lưu trữ tối đa 3,5 bit trên mỗi ô nhớ.
Những tín hiệu ánh sáng ngược chiều kim đồng hồ và theo chiều kim đồng hồ đó giống như "hai vận động viên cùng chạy trên một đường đua, nhưng họ chạy ngược chiều nhau, gió luôn ở phía trước của người này và phía sau của người kia", kỹ sư Youngblood nói.
Các con số thu được từ cuộc đua xung quanh bộ cộng hưởng vòng này có thể được sử dụng để tăng cường sự kết nối giữa các nút trong mạng thần kinh nhân tạo. Chúng giúp các thuật toán học máy xử lý dữ liệu theo cách tương tự như não người, ông nói.
Không giống như các máy tính truyền thống thực hiện các phép tính trong bộ xử lý trung tâm sau đó gửi kết quả vào bộ nhớ, các ô nhớ mới thực hiện các phép tính tốc độ cao ngay bên trong mảng bộ nhớ. Youngblood cho biết tính toán trong bộ nhớ đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng như trí tuệ nhân tạo cần xử lý nhiều dữ liệu rất nhanh.
Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh độ bền của loại chip bộ nhớ quang từ này. Các nhà nghiên cứu cho biết rằng họ đã chạy hơn 2 tỷ lần ghi và xóa trên các chip này mà không nhận thấy bất kỳ sự suy giảm nào về hiệu suất, đây là sự cải thiện gấp 1.000 lần so với các công nghệ bộ nhớ trước đây. Các ổ đĩa flash thông thường chỉ giới hạn ở mức 10.000 đến 100.000 lần ghi và xóa, ông Youngblood nói.
Trong tương lai, ông Youngblood và các đồng nghiệp hy vọng có thể đưa thêm nhiều ô nhớ này vào máy tính và thử nghiệm những phép tính nâng cao hơn.
Công nghệ này có thể giúp giảm thiểu lượng điện năng cần thiết để vận hành các hệ thống trí tuệ nhân tạo, ông cho biết.
