چین تولید انبوه نخستین تراشه هوش مصنوعی غیر دودویی جهان را آغاز کرده و این فناوری نوین را در صنایع مهمی مانند هوانوردی و تولید صنعتی به کار گرفته است.
به گزارش تکناک، رهبری این پروژه بر عهده پروفسور «لی هونگه» و تیم او در دانشگاه بیهانگ پکن بوده است. آنها با ترکیب منطق دودویی با منطق تصادفی یا مبتنی بر احتمال، مشکلات اساسی سامانه‌های قدیمی را برطرف کرده‌اند.
این ترکیب باعث تحمل‌پذیری خطا و بهره‌وری انرژی بی‌سابقه‌ای شده و در عین حال توانسته است محدودیت‌های اعمال‌شده از سوی ایالات متحده بر صنعت تراشه را دور بزند.
پروفسور لی بیان کرد که فناوری‌های امروزی تراشه با دو چالش اساسی «دیوار مصرف انرژی» و «دیوار معماری» مواجه هستند. تراشه‌های جدید، توان زیادی مصرف می‌کنند و به سختی با سامانه‌های قدیمی سازگار می‌شوند.
تیم لی که از سال ۲۰۲۲ به دنبال راه‌حلی برای این مسائل بوده، در نهایت سامانه‌ای با نام Hybrid Stochastic Number یا «عدد تصادفی ترکیبی» طراحی کرده است، که عددهای دودویی را با عددهای مبتنی بر احتمال ترکیب می‌کند تا عملکرد بهتری ارائه دهد.
در منطق دودویی، همه رایانه‌ها از متغیرهایی با مقدار صفر و یک برای انجام عملیات استفاده می‌کنند. اما این روش در مقیاس بزرگ به سخت‌افزار پیشرفته‌ای نیاز دارد. در مقابل، محاسبات احتمالاتی از سیگنال‌های ولتاژ بالا استفاده می‌کنند، که نحوه بروز آنها در بازه زمانی مشخص، مقادیر مختلف را نشان می‌دهد. این روش به سخت‌افزار کمتری نیاز دارد و در حوزه‌هایی مانند: پردازش تصویر، شبکه‌های عصبی و یادگیری عمیق کاربرد داشته، اما نقطه ضعف آن، سرعت پایین‌تر در پردازش است.
تیم لی بر پایه محاسبات احتمالاتی، در سال ۲۰۲۳ یک تراشه هوشمند برای کنترل لمسی و نمایشگر توسعه داد، که با استفاده از فناوری ۱۱۰ نانومتری شرکت بزرگ چینی Semiconductor Manufacturing International Corporation ساخته شده است.
نتایج این پروژه دو سال پیش در نشریه تخصصی IEEE Journal of Solid-State Circuits منتشر شد. پس از آن، تیم پژوهشی، تراشه دیگری برای یادگیری ماشینی ساخت، که با استفاده از فناوری مرسوم ۲۸ نانومتری CMOS تولید شده است.
این تراشه علاوه بر HSN، از الگوریتم‌های محاسبه درون‌حافظه‌ای بهره می‌برد؛ روشی که نیاز به انتقال مداوم داده‌ها بین پردازنده و حافظه را کاهش می‌دهد، انرژی کمتری مصرف می‌کند و کارایی را افزایش می‌دهد.
از سوی دیگر، طراحی آن به صورت System-on-Chip یا سامانه روی تراشه است؛ یعنی واحدهای پردازشی مختلف را در یک تراشه ترکیب کرده است تا بتواند هم‌زمان چندین وظیفه را انجام دهد. این ویژگی، تفاوت عمده‌ای با تراشه‌های سنتی دارد، که تنها یک کار را در لحظه انجام می‌دهند.
در حال حاضر، این تراشه هوش مصنوعی غیر دودویی در سامانه‌های کنترل هوشمند مانند نمایشگرهای لمسی استفاده می‌شود تا نویزهای پس‌زمینه را فیلتر و سیگنال‌های ضعیف را بهتر شناسایی کند؛ به این ترتیب تعامل کاربر با دستگاه‌ها بهبود می‌یابد.
پروفسور لی در گفت‌و‌گو با روزنامه Guangming Daily اعلام کرده که تیم او در حال توسعه مجموعه‌ای ویژه از دستورالعمل‌ها و طراحی تراشه‌ای خاص برای محاسبات احتمالاتی ترکیبی است. هدف آنها استفاده از این تراشه در حوزه‌هایی مانند پردازش گفتار و تصویر، تسریع مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی و انجام وظایف پیچیده دیگر است.
لی اعلام کرد: «تراشه فعلی، هم‌اکنون توانسته است زمان تأخیر پردازش درون‌تراشه‌ای را به سطح میکروثانیه برساند، که نقطه تعادلی میان شتاب‌دهی سخت‌افزاری قدرتمند و برنامه‌پذیری نرم‌افزاری انعطاف‌پذیر می‌باشد.»
با وجود نوآوری و هیجان‌انگیز بودن مسیر چین در توسعه تراشه های هوش مصنوعی غیر دودویی، نباید این موفقیت را بیش‌ازحد بزرگ‌نمایی کرد، چرا که هنوز چالش‌هایی مانند محدودیت در سازگاری و عدم قطعیت‌های بلندمدت در زمینه کاربرد این فناوری پابرجا است.
