Láng giềng Việt Nam trình làng chip mô phỏng não người có tốc độ xử lý nhanh gấp 478 lần Nvidia, mở đường cho AI và y học thế hệ mới

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một bước tiến đáng chú ý trong lĩnh vực vi điện tử khi phát triển thành công chip thần kinh động lực học đầu tiên trên thế giới sử dụng công nghệ memristor (điện trở nhớ).

Con chip có khả năng mô phỏng các cấu trúc phức tạp của não người theo thời gian thực và đạt tốc độ xử lý nhanh hơn từ 50 đến 478 lần so với GPU Nvidia A100 trong các tác vụ chuyên biệt.

Kết quả nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc Đại học Bắc Kinh và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc thực hiện. Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này không chỉ mở ra hướng đi mới cho AI mà còn có tiềm năng tạo ra những đột phá trong chẩn đoán, điều trị bệnh thần kinh và phát triển giao diện não - máy.

Loại bỏ nút thắt của máy tính truyền thống

Được chế tạo trên tiến trình 40 nanomet, con chip tích hợp mạng nơ-ron nhân tạo cùng công nghệ tính toán trong bộ nhớ, giúp khắc phục nút thắt vốn tồn tại lâu nay trong kiến trúc máy tính truyền thống.

Ở các hệ thống thông thường, dữ liệu phải liên tục di chuyển giữa bộ nhớ và bộ xử lý, gây ra độ trễ cũng như tiêu tốn nhiều năng lượng.

Trong khi đó, công nghệ memristor chuyển pha được sử dụng trên con chip mới có thể đồng thời đảm nhiệm cả 2 chức năng lưu trữ và xử lý dữ liệu, loại bỏ phần lớn chi phí truyền dữ liệu và nâng cao đáng kể hiệu quả tính toán.

Theo công bố của nhóm nghiên cứu, hệ thống rút ngắn thời gian tính toán cho mỗi bước xử lý của các mô hình thần kinh động lực học xuống chỉ còn 2,12 mili giây. Nhờ đó, chip có thể tái tạo các bề mặt phức tạp của não người trong chưa đầy nửa giây.

Bên cạnh đó, chip sở hữu mảng tính toán có diện tích chỉ 0,28 mm2, hoạt động ở tần số 50 MHz và tích hợp nhiều thành phần quan trọng như mạch tạo xung lập trình, bộ chuyển đổi tương tự - số cùng các khối chức năng hỗ trợ khác.

Dù có kích thước rất nhỏ, thiết bị vẫn có thể xử lý các thuật toán phức tạp chỉ trong vài phần nghìn giây.

Mở đường cho "bản sao số" của não người

Theo tác giả chính Yang Yuchao, giáo sư tại Trường Vi mạch tích hợp và phó viện trưởng Trường Điện tử và Kỹ thuật Máy tính thuộc Đại học Bắc Kinh, con chip có thể tái tạo chính xác các nếp gấp trên bề mặt não để phục vụ ứng dụng y học.

Ông cho biết bước đột phá này mở ra những khả năng mới trong phát triển giao diện não - máy cũng như chẩn đoán và điều trị các bệnh lý thần kinh.

"Trong tương lai, việc tạo ra các bản sao số của não người mang tính cá nhân hóa và có thể cập nhật theo thời gian thực sẽ trở thành hiện thực", Yang nói.

Nhờ khả năng xử lý dữ liệu theo thời gian thực, con chip có thể được ứng dụng trong các hệ thống dẫn đường cho phẫu thuật não, hỗ trợ phát hiện sớm bệnh Alzheimer và xây dựng phác đồ điều trị phù hợp với từng bệnh nhân.

Ngoài lĩnh vực y tế, các nhà nghiên cứu cho rằng chip mới còn có thể thúc đẩy sự phát triển của AI thế hệ tiếp theo.

Việc đưa các hệ thống thần kinh động lực học xuống quy mô xử lý tính bằng mili giây sẽ giúp các mô hình AI hoạt động hiệu quả hơn về năng lượng, đồng thời tăng khả năng xử lý những bài toán động phức tạp.

Điều này được kỳ vọng sẽ mở ra những ứng dụng mới trong robot tự hành, điều khiển hệ thống thông minh và mô phỏng khoa học quy mô lớn.