Trung Quốc tung ra chip AI "phi nhị phân" đầu tiên trên thế giới: Bước nhảy lượng tử vượt mặt giới công nghệ truyền thống?

Trung Quốc vừa bước một bước dài trong cuộc đua công nghệ toàn cầu khi tuyên bố đã bắt đầu sản xuất hàng loạt chip AI phi nhị phân đầu tiên trên thế giới. Loại chip mới này hứa hẹn mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành hàng không, sản xuất công nghiệp và cả lĩnh vực trí tuệ nhân tạo.

Con chip đặc biệt này là thành quả của nhóm nghiên cứu do giáo sư Li Hongge dẫn đầu tại Đại học Beihang, Bắc Kinh. Đây là bước đột phá vượt qua giới hạn truyền thống của công nghệ điện toán, vốn từ trước đến nay vẫn dựa trên logic nhị phân, nơi mọi tính toán đều xoay quanh hai giá trị 0 và 1.

Với việc kết hợp logic nhị phân cùng logic xác suất, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã tạo ra một hệ thống mang tên Hybrid Stochastic Number (HSN), cho phép xử lý linh hoạt hơn, tiêu tốn ít năng lượng hơn và đặc biệt là có khả năng chịu lỗi tốt hơn, đây là điều vô cùng quan trọng trong các hệ thống điều khiển như máy bay hay nhà máy tự động hóa.

Theo giáo sư Li, công nghệ bán dẫn hiện nay đang gặp phải hai "bức tường" lớn. Đầu tiên là bức tường năng lượng, các chip hiện đại ngày càng tiêu hao nhiều điện năng, gây khó khăn cho việc triển khai ở quy mô lớn hoặc trong các thiết bị đòi hỏi tiết kiệm điện. Thứ hai là bức tường kiến trúc, các chip mới rất khó tương thích với hệ thống cũ, khiến việc nâng cấp trở nên phức tạp và tốn kém.

Chính vì thế, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm hướng đi khác biệt từ năm 2022, và đến năm 2023 đã cho ra đời con chip đầu tiên ứng dụng logic xác suất, sử dụng công nghệ xử lý 110 nanomet từ hãng Semiconductor Manufacturing International, nhà sản xuất chip hàng đầu Trung Quốc.

Chip này đã được triển khai thành công trong các thiết bị cảm ứng và hiển thị, chẳng hạn như màn hình thông minh có khả năng lọc tiếng ồn điện tử để nhận diện chính xác hơn thao tác của người dùng, ngay cả trong môi trường nhiều nhiễu.

Không dừng lại ở đó, nhóm còn phát triển một dòng chip mới dành riêng cho các ứng dụng máy học, sử dụng quy trình CMOS 28nm phổ biến, giúp hạ giá thành và dễ sản xuất hơn.

Đặc biệt, con chip tích hợp cả công nghệ "tính toán trong bộ nhớ" - dữ liệu được xử lý ngay tại nơi lưu trữ, thay vì phải di chuyển liên tục giữa bộ nhớ và bộ xử lý như các hệ thống truyền thống. Điều này không chỉ rút ngắn thời gian xử lý mà còn giảm tiêu thụ năng lượng đáng kể.

Ngoài ra, thiết kế của chip theo hướng hệ thống trên một con chip (SoC) tích hợp nhiều đơn vị xử lý để thực hiện nhiều tác vụ song song giúp tăng hiệu suất vượt trội so với các chip thông thường chỉ xử lý tuần tự từng nhiệm vụ một. Đây là yếu tố cực kỳ quan trọng trong các lĩnh vực như hàng không, nơi đòi hỏi khả năng xử lý đồng thời nhiều dữ liệu cảm biến, điều hướng và tương tác với người dùng.

Hiện tại, con chip đã đạt được độ trễ xử lý ở mức micro giây, một chỉ số rất ấn tượng trong lĩnh vực phần cứng.

Giáo sư Li cho biết nhóm nghiên cứu đang tiếp tục phát triển một hệ sinh thái hoàn chỉnh dành cho điện toán xác suất lai, bao gồm cả bộ hướng dẫn lập trình và thiết kế phần cứng chuyên biệt. Mục tiêu là mở rộng ứng dụng chip sang các lĩnh vực như nhận diện giọng nói, xử lý hình ảnh, tăng tốc mô hình AI quy mô lớn và nhiều tác vụ phức tạp khác trong công nghiệp hiện đại.

Dù vậy, giới chuyên gia vẫn đưa ra cảnh báo rằng cần thận trọng với sự phát triển của loại chip mới này. Những thách thức về khả năng tương thích với các hệ thống hiện có, độ ổn định lâu dài và chi phí sản xuất quy mô lớn vẫn là những bài toán chưa có lời giải rõ ràng.