Láng giềng Việt Nam trình làng chip AI phi nhị phân đầu tiên thế giới, vượt rào cản công nghệ Mỹ
Sản phẩm được tích hợp công nghệ tính toán lai độc quyền, hứa hẹn tăng hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và vượt qua các rào cản do lệnh hạn chế chip từ Mỹ.
Trung Quốc vừa triển khai ứng dụng quy mô lớn dòng chip AI phi nhị phân đầu tiên trên thế giới, tích hợp công nghệ tính toán lai do nước này tự phát triển vào những lĩnh vực quan trọng như hàng không và hệ thống công nghiệp.
Dẫn đầu dự án là nhóm nghiên cứu của giáo sư Li Hongge tại Đại học Hàng không Vũ trụ Bắc Kinh (Beihang University).
Công nghệ đột phá này kết hợp logic nhị phân với logic xác suất, giúp khắc phục các giới hạn của tính toán truyền thống, đồng thời tăng khả năng chịu lỗi và tiết kiệm năng lượng trong các ứng dụng điều khiển thông minh như màn hình cảm ứng và hệ thống bay. Đáng chú ý, hướng tiếp cận mới này không bị ảnh hưởng bởi lệnh cấm chip từ Mỹ.
“Công nghệ chip hiện nay đối mặt với hai rào cản lớn: giới hạn năng lượng và giới hạn kiến trúc”, ông Li nói.
Theo ông, giới hạn năng lượng bắt nguồn từ mâu thuẫn cơ bản: hệ thống nhị phân truyền tải thông tin hiệu quả nhưng tiêu tốn nhiều điện năng. Còn giới hạn kiến trúc là do các chip thế hệ mới không dựa trên silicon khó tương thích với hệ thống truyền thống dựa trên công nghệ CMOS.
Từ năm 2022, nhóm của ông Li đã bắt đầu nghiên cứu các giải pháp thay thế. Bước đột phá đến khi họ đề xuất một hệ thống số học mới mang tên “Hybrid Stochastic Number” (HSN) – kết hợp giữa số nhị phân truyền thống và số dựa trên xác suất.
Logic nhị phân – nền tảng của tính toán hiện đại – yêu cầu phép toán chính xác và phần cứng phức tạp. Trong khi đó, tính toán xác suất sử dụng tần suất xuất hiện của tín hiệu điện áp cao trong một khoảng thời gian cố định để biểu diễn giá trị, từ đó giảm đáng kể nhu cầu phần cứng.
Đến năm 2023, họ thiết kế thành công một dòng chip thông minh dùng cho màn hình cảm ứng, được sản xuất bằng quy trình 110nm của công ty SMIC – nhà sản xuất chip hàng đầu Trung Quốc. Sau đó, nhóm tiếp tục phát triển chip nhân hiệu suất cao phục vụ học máy, sản xuất bằng quy trình CMOS 28nm tiêu chuẩn và công bố kết quả trên Microelectronics Journal hồi tháng 1 năm nay.
Theo Guangming Daily, công trình này lần đầu tiên thống nhất 3 hệ thống số học – nhị phân, xác suất truyền thống và xác suất lai – đồng thời đưa ra các mô hình toán học tương ứng và phân tích khả năng chịu lỗi, kháng nhiễu và hiệu suất năng lượng của từng loại. Đây được xem là nền tảng lý thuyết quan trọng cho việc phát triển chip lai xác suất trong tương lai.
Bên cạnh HSN, dòng chip mới còn tích hợp thuật toán tính toán trong bộ nhớ (in-memory computing), giúp giảm đáng kể năng lượng tiêu hao khi truyền dữ liệu giữa bộ nhớ và bộ xử lý – một điểm yếu trong kiến trúc chip truyền thống.
Dòng chip này hiện được ứng dụng trong nhiều kịch bản điều khiển thông minh. Chẳng hạn, trong hệ thống cảm ứng, chip giúp loại bỏ nhiễu để phát hiện tín hiệu yếu và nâng cao độ nhạy; trong thiết bị hiển thị, chip hỗ trợ xử lý dữ liệu chính xác với mức tiêu thụ điện thấp, tăng độ ổn định và hiệu năng; còn trong hệ thống điều khiển bay, chip cung cấp nền tảng tính toán vững chắc cho điều hướng máy bay chính xác và ổn định.
Ông Li cho biết nhóm đang phát triển bộ lệnh xử lý (ISA) và kiến trúc vi xử lý chuyên biệt dành cho tính toán xác suất lai. Mục tiêu là mở rộng khả năng chip sang các lĩnh vực như xử lý giọng nói, hình ảnh, tăng tốc mô hình AI lớn và những tác vụ tính toán phức tạp khác.
