چالش تراشه های فوتونیک چین با انویدیا

تراشه‌های هوش مصنوعی (AI Chips) سخت‌افزارهای تخصصی هستند که برای انجام محاسبات سنگین ریاضی با سرعت بسیار بالا طراحی شده‌اند. در قلب اکثر این تراشه‌ها، مانند محصولات شرکت انویدیا، «الکترون‌ها» وظیفه جابه‌جایی اطلاعات را بر عهده دارند. با این حال، با بزرگ‌تر شدن مدل‌های هوش مصنوعی، تراشه‌های الکترونیکی با دو چالش بزرگ روبرو شده‌اند: تولید گرمای بسیار زیاد و محدودیت در سرعت انتقال داده‌ها از طریق سیم‌های مسی.

 

در مقابل، نسل جدیدی از سخت‌افزارها به نام تراشه‌های فوتونیک پدیدار شده‌اند که به جای برق، از «نور» (فوتون) برای پردازش استفاده می‌کنند. نور با سرعتی باورنکردنی حرکت می‌کند، گرمای ناچیزی تولید می‌کند و اجازه می‌دهد محاسبات به صورت موازی و همزمان انجام شوند. این فناوری می‌تواند قفل‌های سرعت در محاسبات سنگین را شکسته و بهره‌وری انرژی را به سطحی برساند که با فناوری‌های الکترونیکی فعلی غیرممکن است.

 

دانشمندان چینی با دستیابی به معماری جدیدی در دنیای سخت‌افزار، از ریزتراشه‌های فوتونیک (مبتنی بر نور) رونمایی کرده‌اند که در برخی سناریوهای خاص، سرعتی ۱۰۰ برابر بیشتر از قدرتمندترین پردازنده‌های گرافیکی (GPU) انویدیا را به ثبت رسانده‌اند. این دستاورد که در مجله معتبر Science منتشر شده، نشان‌دهنده یک جهش بزرگ در کارایی انرژی و سرعت پردازش است، هرچند این تراشه‌ها هنوز یک محدودیت بزرگ دارند: آن‌ها برای «وظایف تخصصی» ساخته شده‌اند، نه استفاده‌های عمومی.

 

این تراشه‌ها که با نام‌های ACCEL و LightGen معرفی شده‌اند، به جای تکیه بر حرکت الکترون‌ها در ترانزیستورها، از پدیده «تداخل نوری» برای انجام محاسبات ریاضی استفاده می‌کنند. تراشه ACCEL که توسط محققان دانشگاه تسینگ‌هوا (Tsinghua) توسعه یافته، یک مدل هیبریدی است که بخش‌های نوری را با قطعات آنالوگ ترکیب می‌کند. این تراشه موفق به ثبت رکورد ۴.۶ پتافلاپس (کوادریلیون عملیات در ثانیه) شده است؛ رقمی خیره‌کننده که با مصرف برقی بسیار ناچیز به دست می‌آید. در حالی که غول‌هایی مثل انویدیا برای تولید تراشه‌های پیشرفته‌ای چون A100 یا H100 به دستگاه‌های لیتوگرافی فوق‌پیشرفته (EUV) نیاز دارند، تراشه‌های فوتونیک چین را می‌توان با فناوری‌های ساخت قدیمی‌تر نیز تولید کرد که یک مزیت استراتژیک برای چین در دوران تحریم‌ها محسوب می‌شود.

 

تراشه دوم، یعنی LightGen، گامی فراتر نهاده و با بهره‌گیری از ۲ میلیون «نورون فوتونی»، به صورت کاملاً نوری فعالیت می‌کند. این پردازنده در وظایفی مانند تولید ویدیو، ترکیب تصاویر سه بعدی و حذف نویز، انویدیا را با اختلافی ۱۰۰ برابری پشت سر می‌گذارد. محققان دانشگاه شانگهای جیائو تانگ تأکید می‌کنند که LightGen قوی‌ترین مدرک برای اثبات توانایی نور در اجرای «هوش مصنوعی مولد» است، هرچند فعلاً در حوزه‌هایی با تعریف محدود عمل می‌کند.

 

با این وجود، انویدیا فعلاً جایگاه خود را در خطر نمی‌بیند. تفاوت اصلی در این است که تراشه‌های انویدیا «دیجیتال و منعطف» هستند؛ یعنی می‌توانند هر نوع کد برنامه‌نویسی را اجرا کنند و مدل‌های هوش مصنوعی را از صفر آموزش دهند. در مقابل، تراشه‌های چینی «آنالوگ و تخصصی» هستند. آن‌ها مانند یک ماشین‌حساب بسیار سریع برای کارهای از پیش تعیین شده (مثل تشخیص چهره یا بینایی ماشین) عمل می‌کنند و نمی‌توانند جایگزین پردازنده‌های مرکزی (CPU) یا گرافیکی برای کارهای عمومی شوند.

 

در نهایت، ظهور ACCEL و LightGen نشان‌دهنده تولد یک شاخه جدید در سخت‌افزار هوش مصنوعی است. اگرچه این تراشه‌ها قرار نیست امپراتوری انویدیا را در دیتاسنترهای عمومی نابود کنند، اما در حوزه‌هایی مثل خودروهای خودران، سیستم‌های نظارتی پیشرفته و تولید محتوای ویدیویی که سرعت و مصرف انرژی حرف اول را می‌زند، می‌توانند به زودی به حکمرانان بی رقیب بازار تبدیل شوند.