Китайские ученые создали аналоговый чип: он в тысячу раз быстрее процессоров Nvidia

Команда исследователей из Пекинского университета сообщила о создании нового аналогового процессора. Он способен работать в тысячу раз быстрее самых мощных графических процессоров Nvidia H100 и AMD Vega 20, сообщает Live Science.

Как говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Electronics, новый чип построен на базе резистивной памяти с произвольным доступом (Resistive Switching Random-Access Memory, RRAM). По словам авторов, он устраняет две ключевые проблемы цифровых вычислений — ограничения энергоэффективности и пропускной способности, с которыми сталкиваются системы в сферах искусственного интеллекта и беспроводных технологий шестого поколения (6G).

Разработка, как отмечают исследователи, решает "столетнюю проблему" аналоговых вычислений — низкую точность и сложность масштабирования таких систем. Во время экспериментов новый чип продемонстрировал точность, сравнимую с цифровыми процессорами, при этом потребляя в 100 раз меньше энергии.

Устройство показало особенно высокие результаты при решении сложных коммуникационных задач, в частности матричных обращений, которые применяются в системах MIMO — многоходовых и многовыходовых беспроводных сетях. Благодаря усовершенствованию архитектуры ученые смогли достичь производительности, превышающей возможности графических процессоров Nvidia H100 и AMD Vega 20 в 1000 раз.

Для сравнения, именно процессоры Nvidia H100 сегодня являются основой для обучения крупных языковых моделей, таких как ChatGPT. Однако китайский чип работает по принципиально другой технологии — аналоговой. Вместо двоичных вычислений (1 и 0) он использует непрерывные электрические сигналы, что позволяет обрабатывать большие объемы данных непосредственно в самом оборудовании, избегая энергозатратного обмена с памятью.

Исследователи подчеркивают, что такая архитектура может обеспечить в 1000 раз большую пропускную способность и в 100 раз более высокую энергоэффективность, чем самые современные цифровые процессоры. По словам разработчиков, их технология будет сохранять при этом уровень точности, необходимый для сложных научных и промышленных вычислений.

Аналоговые вычисления имеют давнюю историю — от антикитерского механизма, созданного более 2000 лет назад, до первых электронных вычислительных машин XX века. Однако из-за трудностей с точностью и стабильностью сигналов они уступили цифровым процессорам. Сейчас, благодаря новым подходам к архитектуре памяти, интерес к аналоговым технологиям снова растет.

Китайский чип использует два уровня обработки данных: первый обеспечивает сверхбыстрое приблизительное вычисление, а второй уточняет результат, приближая его к цифровой точности. Разработка создана по коммерческой технологии производства, что открывает путь к ее масштабному внедрению.

По словам авторов, следующим шагом станет разработка более крупных, полностью интегрированных аналоговых чипов, способных работать с более сложными задачами искусственного интеллекта и телекоммуникаций. Ученые считают, что их технология может радикально изменить подход к вычислениям и стать основой нового поколения энергоэффективных процессоров.

Напомним, что интернет-регулятор Китая запретил крупнейшим технологическим компаниям страны заказывать и тестировать ИИ-чипы Nvidia RTX Pro 6000D, которые были специально разработаны для китайского рынка. Этот шаг является частью усиленной кампании Пекина по избавлению от зависимости от американских технологий на фоне "ИИ-гонки" с США.