Yapay zeka ve 6G üzere teknolojiler için kritik bir eşik aşılmak üzere… Çinli bilim insanları, ikili 1’ler ve 0’larla hesap yapan standart dijital işlemcilerin tersine, kendi fizikî devreleri üzerinde daima akımlarla çalışan, büsbütün yeni bir analog çip konsepti geliştirdi. Pekin Üniversitesi’nden araştırmacılar, bu yeni mimarinin, Nvidia ve AMD’nin en üst seviye grafik süreç ünitelerini (GPU) performans açısından 1.000 kata kadar geride bırakabileceğini sav ediyor.
Geliştiricilere nazaran bu çip, çağdaş dijital çiplerin karşılaştığı güç ve bilgi kısıtlamalarının yanı sıra analog hesaplamanın yüzyıllık düşük hassasiyet problemini birebir anda çözüyor.
Yeni çip, büyük çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) sistemlerinde kullanılan matris aksi çevirme üzere kompleks irtibat sıkıntıları üzerinde test edildiğinde, standart dijital işlemcilerin doğruluğuna ulaşırken yaklaşık 100 kat daha az güç tüketti. Yapılan ayarlamalarla birlikte aygıtın, AI model eğitiminde kıymetli rol oynayan Nvidia H100 ve AMD Vega 20 üzere üst seviye GPU’ların performansını bin kata kadar geride bıraktığı belirtildi.
Dirençli bellek hücreleriyle gelen yüksek verimlilik
Çinli bilim insanlarının geliştirdiği bu yeni sistem, elektrik akışının ne kadar kolay aktığını ayarlayarak bilgileri depolayan ve işleyen dirençli rastgele erişimli bellek (RRAM) hücre dizilerinden oluşuyor.
Dijital işlemciler datayı ikili kodlarla işlerken, analog tasarım bilgiyi RRAM hücreleri ağı boyunca daima elektrik akımları olarak işliyor. Bu tasarım, çipin dataları direkt kendi donanımı içinde işlemesini sağlıyor. Böylelikle, harici bir bellek kaynağına bilgi taşıma üzere güç ağır bir vazifeye gereksinim duyulmuyor.
Araştırmacılar, bu analog yaklaşımın, bilhassa klasik dijital aygıt ölçeklendirmesi zorlaştıkça artan büyük bilgi muhtaçlığı olan uygulamalar için bir tahlil sunduğunu belirtiyor: “Kıyaslamalar, analog hesaplama yaklaşımımızın birebir hassasiyet için en son teknoloji dijital işlemcilerden 1.000 kat daha yüksek randıman ve 100 kat daha güzel güç verimliliği sunabileceğini gösteriyor.”
Elbette analog hesaplama yeni bir kavram değil ve hatta geçmişi 2.000 yıl evvel inşa edilen Antikythera mekanizmasına kadar uzanıyor. Fakat analog teknoloji, daima fizikî sinyallere dayandığı için dijital işlemcilere nazaran hassasiyetinin sıkıntı denetim edilmesi nedeniyle çağdaş bilgisayar tarihinde pratik olmayan bir alternatif olarak görülüyordu.
Büyük ölçüde bilgi, daha az enerji
Yine de analog sistemler sürat ve verimlilik konusunda daha üstün görülüyorlar. Hesaplamaları uzun ikili kod dizilerine bölmek yerine fizikî süreçler olarak temsil ettikleri için, tıpkı anda büyük ölçüde bilgiyi çok daha az güç kullanarak işleyebiliyorlar.
Ekip, bellek donanımındaki son gelişmeleri kullanarak analog hesaplamayı tekrar uygulanabilir hale getirmiş durumda. Araştırmacılar, çipin RRAM hücrelerini iki devreye ayırarak biri süratli fakat yaklaşık bir hesaplama sunan, başkası ise daha kesin bir sonuca ulaşana kadar sonucu daima olarak uygunlaştıran bir yaklaşım benimsediğini söylüyor.
Bu yapılandırma, analog hesaplamanın yüksek suratını, dijital işlemenin hassasiyetiyle birleştirmeyi başarmış üzere görünüyor. Fakat bu muvaffakiyetin tahminen de en kıymetli yanı, çipin ticari bir üretim süreci kullanılarak üretilmesi sayesinde potansiyel olarak seri üretime geçilebilecek olması. Araştırmacılar, bir sonraki maksatlarının, daha karmaşık meseleleri daha yüksek süratlerde çözebilecek daha büyük ve tam entegre çipler üretmek olduğunu belirtiyor.
