Аналоговый процессор из Китая оказался в 1000 раз быстрее чипов Nvidia и AMD, но есть нюансы
Ученые Пекинского университета разработали аналоговый чип, который решает извечную проблему низкой точности и непрактичности аналоговых вычислений, делая его конкурентоспособным по сравнению с цифровыми процессорами. Исследование, опубликованное в октябре в журнале Nature Electronics, показало, что новый чип превосходит нынешнюю Nvidia H100 и не очень актуальную AMD Vega 20 в 1000 раз по производительности и в 100 раз по энергоэффективности.
Так называемая «старая проблема» аналоговых вычислительных платформ проистекает из сложных процессов управления непрерывными физическими сигналами, такими как напряжение и ток, которые исторически оставляли аналоговые вычисления в тени цифровых вычислений. Но сегодняшние цифровые платформы сталкиваются с проблемой дальнейшего масштабирования как с точки зрения производительности, так и энергопотребления, давая шанс старым, забытым аналоговым вычислениям. В конце концов, технология стала более сложной — так почему бы не применить ее и к аналоговым методам?
Новый аналоговый чип основан на массивах резистивной оперативной памяти (RRAM или ReRAM), где данные хранятся и обрабатываются путем регулирования и регистрации силы проводимости электрического тока, проходящего через ячейки, без использования двоичного кодирования 1 и 0. Это дает возможность хранить и обрабатывать данные локально, без отправки больших объемов информации за пределы процессора, как в случае с цифровыми платформами. Такой подход сразу обеспечивает 100-кратное улучшение энергопотребления по сравнению с аналоговыми схемами, хотя его можно использовать не для всех приложений.
В частности, китайские ученые продемонстрировали преимущество своего аналогового чипа в задачах инверсии матрицы для систем MIMO (множественный вход, несколько выходов) в беспроводных сетях. Это типовые схемы работы Wi-Fi роутеров и сотовых платформ. Другими словами, эта новая разработка предлагает весьма практичное применение – особенно в свете появления сетей 6G, когда радиоволны станут чрезвычайно перегружены перекрестными сигналами. При решении подобных задач китайский аналоговый чип продемонстрировал в 1000 раз большую производительность, чем графические процессоры Nvidia H100 и AMD Vega 20.
Аналоговая вычислительная платформа экономит время при кодировании и передаче данных, что дает значительное преимущество перед цифровыми платформами. Учёные решили проблему низкой точности аналоговых решений гениальным способом: они разделили чип на общую часть для быстрой обработки данных и прецизионную часть, которая работает медленнее, но даёт результаты с точностью, близкой к цифровой. Похожий подход можно применить и к проблемам, связанным с искусственным интеллектом. Таким образом, аналоговые вычисления могут заменить цифровые — не везде и не всегда, но шансы высоки.
