Các nhà khoa học phát triển chip mạng nơ-ron vi sóng (MNN) đầu tiên, vượt trội hơn CPU truyền thống nhờ khả năng xử lý dữ liệu tốc độ cực cao.
Chip MNN hoạt động bằng sóng vi ba, tiết kiệm năng lượng, mở ra hướng đi mới cho điện toán AI hiệu suất cao và công nghệ bán dẫn tương lai. Ảnh: Võ Lê
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell (Mỹ) vừa công bố trên Nature Electronics loại chip mạng nơ-ron vi sóng (Microwave Neural Network – MNN) đầu tiên trên thế giới, có khả năng xử lý nhanh hơn và hiệu quả hơn CPU truyền thống.
Khác với các vi xử lý điện tử thông thường, MNN hoạt động bằng sóng vi ba trong phổ điện từ, mô phỏng hoạt động của mạng nơ-ron nhân tạo.
Thiết kế này tạo ra mô hình sóng đặc trưng hình lược tần số, cho phép đo và xử lý tín hiệu cực kỳ chính xác.
Theo Bal Govind, nghiên cứu sinh Tiến sĩ và là tác giả chính của công trình, con chip có thể biến dạng tín hiệu theo cách có thể lập trình được trên dải tần số rộng, giúp nó thực hiện nhiều tác vụ tính toán khác nhau mà không cần các bước xử lý tín hiệu phức tạp như máy tính kỹ thuật số.
Chip MNN có thể xử lý dữ liệu ở mức hàng chục gigahertz, tương đương hơn 20 tỉ phép tính mỗi giây, nhanh gấp 5–8 lần so với CPU thông thường (2,5–4 GHz).
Không chỉ mạnh mẽ, MNN còn tiêu thụ chưa tới 200 miliwatt điện năng, thấp hơn hàng trăm lần so với các CPU tiêu chuẩn 65 watt.
Nhờ đó, con chip này trở thành ứng viên lý tưởng cho các thiết bị đeo thông minh, điện toán biên và hệ thống nhúng AI, nơi yêu cầu hiệu năng cao nhưng giới hạn năng lượng.
Mạng nơ-ron trong MNN gồm các nút điện từ được kết nối qua ống dẫn sóng điều chỉnh, có thể nhận dạng mẫu dữ liệu và thích ứng linh hoạt.
Chip được tích hợp hoàn chỉnh trên một tấm vi mạch duy nhất, có thể thực hiện cả phép toán logic đơn giản và tác vụ AI phức tạp như nhận dạng chuỗi nhị phân hay phát hiện tín hiệu không dây với độ chính xác 88%.
Theo Alyssa Apsel, Giám đốc Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính, Đại học Cornell: “Bal đã loại bỏ nhiều giới hạn thiết kế mạch truyền thống. Ông ấy không cố mô phỏng mạng nơ-ron kỹ thuật số mà tạo ra một dạng bộ não tần số mới, có thể mang lại hiệu năng tính toán vượt trội”.
Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục thu nhỏ kiến trúc chip, giảm số lượng ống dẫn sóng và mở rộng khả năng kết nối giữa các lược vi sóng.
Điều này có thể giúp MNN huấn luyện và triển khai mô hình AI ngay trên thiết bị, không cần phụ thuộc vào máy chủ trung tâm.
Với ưu thế tốc độ, tiết kiệm năng lượng và khả năng mở rộng, chip mạng nơ-ron vi sóng được kỳ vọng sẽ thay đổi cách vận hành của các hệ thống trí tuệ nhân tạo, mở ra một hướng đi mới cho ngành công nghệ bán dẫn toàn cầu.
