Nvidia GPU'larından 100 kat hızlı çalışan optik çip geliştirildi

Çinli bilim insanları, hız ve enerji verimliliği açısından Nvidia’nın en güçlü yapay zeka GPU’larından bazı görevlerde 100 kat daha hızlı çalışan yeni bir dizi fotonik (ışık tabanlı) mikroçip geliştirdiklerini açıkladı.

Bu çiplerin özellikle video üretimi ve görüntü sentezi gibi belirli üretken yapay zeka görevlerinde Nvidia’nın mevcut çözümlerini rahatlıkla aşabildiği söyleniyor. Bu durum, söz konusu teknolojinin Nvidia GPU’larının doğrudan alternatifi olduğu anlamına gelmiyor. Çiplerin genel amaçlı hesaplamadan ziyade, dar kapsamlı yapay zeka iş yükleri için tasarlandığı belirtiliyor.

Donanımhaber'in aktardığına göre Nvidia’nın A100 gibi GPU’ları, transistörler üzerinden akan elektronlar sayesinde çalışıyor. Bu yapı, komutların sıralı şekilde yürütülmesini sağlayarak, yüksek esneklik sunuyor. Yani aynı anda çok sayıda farklı program çalıştırabilirler. Ancak bu tür çipler çok fazla enerji tüketir ve kısa sürede yüksek ısı üretir. Ayrıca üretilebilmeleri için en ileri yarı iletken üretim teknolojilerine ihtiyaç duyarlar.

Elektronlar yerine fotonlar

Çin’de geliştirilen bu yeni fotonik çipler (ACCEL ve LightGen) ise elektron yerine fotonları kullanıyor. Hesaplamalar, ışığın girişimi yoluyla yapılıyor, bu da onları son derece hızlı ve enerji açısından çok verimli hale getiriyor. Buna karşın, Nvidia GPU’larına kıyasla esneklikleri oldukça sınırlı kalıyor. Bununla birlikte, eski üretim süreçleri kullanılarak nispeten kolayca üretilebiliyorlar.

Basit bir benzetmeyle, Nvidia GPU’larını çok amaçlı programlanabilir hesap makineleri gibi düşünebilirsiniz. Fotonik çipler ise tek bir işi olağanüstü hızlı yapan özel amaçlı analog makineler gibidir.

ACCEL: Hbirit yaklaşım

Tsinghua Üniversitesi tarafından geliştirilen ACCEL, fotonik bileşenlerle analog elektronik devreleri bir araya getiren hibrit bir çip. SMIC’in daha eski üretim süreçleriyle üretilebilen bu çiplerin, son derece düşük güç tüketimiyle 4,6 petaFLOPS seviyesinde performans sunduğu belirtiliyor.

Bu rakam kulağa olağanüstü gelse de, önemli bir noktayı vurgulamak gerekir: Bu çipler kod çalıştırmıyor ve Nvidia çiplerinin sıklıkla üstlendiği bellek ağırlıklı işlemleri gerçekleştirmiyor. ACCEL yalnızca önceden tanımlanmış analog matematiksel işlemleri yerine getiriyor. Bu da onu görüntü tanıma, düşük ışıkta görme gibi görevler için son derece uygun kılıyor. Ancak bu tür çiplerin; program çalıştırma, model eğitme ya da elektronik cihazlarda GPU’ların (hatta CPU’ların) yerini alma gibi yeteneklere sahip olması mümkün değil.

LightGen: Tamamen optik yapıda

Diğer çip olan LightGen, Şanghay Jiao Tong Üniversitesi ile Tsinghua Üniversitesi’nin ortak çalışmasıyla geliştirildi. ACCEL’den farklı olarak, bu çip tamamen optik bir yapıya sahip ve 2 milyondan fazla fotonik “nöron” içeriyor.

LightGen, görüntü üretimi, stil transferi, gürültü giderme ve 3B görsel işleme gibi görevleri yerine getirebiliyor. Araştırma ekibine göre, bu işlemlerde geleneksel Nvidia çiplerine kıyasla 100 katın üzerinde hız sunarken, çok daha az enerji tüketiyor.

Araştırmacılar, LightGen’i fotoniğin gerçek üretken yapay zeka uygulamalarında işe yaradığını gösteren şimdiye kadarki en güçlü kanıt olarak tanımlıyor. Ancak bunun yalnızca çok sınırlı kullanım alanları için geçerli olduğunu da vurguluyorlar.