Đột phá công nghệ: Trung Quốc phát triển chip AI siêu nhỏ xử lý dữ liệu với tốc độ ánh sáng

Đột phá công nghệ: Trung Quốc phát triển chip AI siêu nhỏ xử lý dữ liệu với tốc độ ánh sáng

Trong kỷ nguyên số hóa hiện nay, nhu cầu về các hệ thống xử lý dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả ngày càng tăng cao. Mới đây, các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải (USST), Trung Quốc, đã công bố một bước đột phá đáng kinh ngạc:

Công nghệ mạng thần kinh quang học:

Nghiên cứu này dựa trên nền tảng của mạng thần kinh sâu nhiễu xạ toàn quang (all-optical diffractive deep neural network), một khái niệm được giới thiệu lần đầu bởi Đại học California, Los Angeles (UCLA) vào năm 2018. Thay vì sử dụng các mạch điện tử truyền thống, công nghệ này tận dụng các lớp vật liệu ba chiều được thiết kế chính xác để điều hướng và xử lý photon ánh sáng. Điều này cho phép thực hiện các phép tính phức tạp với tốc độ ánh sáng, mở ra tiềm năng to lớn cho việc phát triển các hệ thống AI hiệu quả hơn.

Quy trình chế tạo chip AI siêu nhỏ:

Để hiện thực hóa ý tưởng này, nhóm nghiên cứu tại USST đã sử dụng công nghệ quang khắc hai photon ba chiều, một phương pháp chế tạo ở quy mô nano cho phép xây dựng các lớp polymer siêu mỏng. Con chip sau đó được gắn vào đầu sợi quang có đường kính chỉ bằng một sợi tóc, cho phép tiếp nhận và xử lý từng photon ánh sáng truyền qua. Trong các thử nghiệm, chip AI này đã tái tạo lại hình ảnh số được mã hóa vào các photon ánh sáng một cách chính xác, với độ nhiễu cực kỳ thấp. Quá trình này hoàn tất trong khoảng thời gian chỉ tính bằng phần nghìn tỷ giây, đồng thời tiêu thụ năng lượng ít hơn đáng kể so với các công nghệ nhận diện hình ảnh AI hiện nay.

Tiềm năng ứng dụng và thách thức:

Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, công nghệ này hứa hẹn mang lại những ứng dụng đột phá trong nhiều lĩnh vực. Trong y tế, các chip AI siêu nhỏ có thể được sử dụng trong công nghệ nội soi, giúp thu thập và xử lý hình ảnh trong thời gian thực với mức tiêu thụ điện năng gần như bằng không. Ngoài ra, trong lĩnh vực máy tính lượng tử, nơi tốc độ xử lý và tối ưu hóa năng lượng là yếu tố quan trọng, những con chip này có thể đóng vai trò then chốt.
Tuy nhiên, việc triển khai công nghệ này cũng đối mặt với một số thách thức. Quá trình chế tạo yêu cầu độ chính xác cao, bất kỳ sai sót nhỏ nào cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống. Hơn nữa, mỗi con chip hiện nay cần được tùy chỉnh riêng cho từng nhiệm vụ cụ thể, điều này có thể làm tăng chi phí và thời gian phát triển.

Tương lai của công nghệ tính toán quang học:

Bất chấp những thách thức, bước tiến này đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực tính toán quang học. Việc sử dụng ánh sáng để xử lý dữ liệu không chỉ tăng tốc độ mà còn giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng, mở ra viễn cảnh về những hệ thống AI nhanh hơn, nhỏ hơn và hiệu quả hơn bao giờ hết. Trong tương lai, với sự phát triển và hoàn thiện của công nghệ này, chúng ta có thể chứng kiến sự ra đời của các thiết bị và hệ thống thông minh vượt trội, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội hiện đại.
Như vậy, nghiên cứu của Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải không chỉ thể hiện sự sáng tạo và tiên phong trong lĩnh vực công nghệ, mà còn đặt nền móng cho những ứng dụng thực tiễn có thể thay đổi cách chúng ta tiếp cận và sử dụng trí tuệ nhân tạo trong tương lai.