Buzz
Để tạo ra con chip này, các nhà khoa học đã áp dụng công nghệ quang khắc hai photon ba chiều, một phương pháp chế tạo ở quy mô nano giúp hình thành các lớp polymer siêu mỏng.
Mặc dù các sợi cáp quang có thể truyền tải dữ liệu với tốc độ ánh sáng, việc giải mã và xử lý thông tin vẫn phụ thuộc vào các hệ thống máy tính truyền thống, vốn tiêu tốn nhiều năng lượng. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải (USST), Trung Quốc, đang phát triển một giải pháp mang tính đột phá: một con chip AI có kích thước nhỏ hơn hạt muối, hoạt động hoàn toàn dựa trên nguyên lý quang học để xử lý dữ liệu gần như tức thời, với mức tiêu thụ năng lượng rất thấp.
Đột phá từ công nghệ mạng thần kinh quang học
Nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí Nature Photonics, kế thừa từ một phương pháp mang tên mạng thần kinh sâu nhiễu xạ toàn quang (all-optical diffractive deep neural network), được Đại học California, Los Angeles (UCLA) giới thiệu lần đầu vào năm 2018. Công nghệ này sử dụng các lớp vật liệu ba chiều được thiết kế tinh vi để điều hướng và xử lý các photon ánh sáng, thay vì dùng mạch điện tử truyền thống.
Nhóm nghiên cứu tại USST đã cải tiến phương pháp này để phát triển một mạng thần kinh thụ động, được huấn luyện sẵn, có khả năng tương tác với ánh sáng để thực hiện các phép tính phức tạp. Đặc biệt, tất cả dữ liệu truyền qua các sợi quang có đường kính chỉ bằng một sợi tóc, do đó con chip AI này cũng có kích thước rất nhỏ để tiếp nhận và xử lý từng photon ánh sáng.
Chế tạo chip AI siêu nhỏ bằng công nghệ nano
Để phát triển con chip này, các nhà khoa học đã áp dụng công nghệ quang khắc hai photon ba chiều, một phương pháp chế tạo ở quy mô nano giúp hình thành các lớp polymer siêu mỏng. Con chip này sau đó được lắp vào đầu sợi quang, nơi nó thực hiện việc xử lý dữ liệu ngay khi ánh sáng di chuyển qua.
Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã mã hóa hình ảnh số vào các photon ánh sáng, rồi gửi chúng qua sợi quang. Khi đến đích, con chip AI này tái tạo lại hình ảnh một cách chính xác, với độ nhiễu cực kỳ thấp. Đặc biệt, quá trình này được hoàn thành chỉ trong phần nghìn tỷ giây, với mức tiêu thụ năng lượng cực thấp so với các công nghệ nhận diện hình ảnh AI hiện nay.
Mặc dù công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm, các nhà khoa học tin rằng nó sẽ mang lại những tiềm năng chưa từng có trong nhiều lĩnh vực. Những con chip AI siêu nhỏ này có thể thay đổi ngành y tế với các công nghệ nội soi, giúp thu thập và xử lý hình ảnh theo thời gian thực, gần như không tốn điện. Hơn nữa, chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong máy tính lượng tử, nơi tốc độ xử lý và tối ưu năng lượng là yếu tố quyết định.
Tuy nhiên, công nghệ này vẫn còn phải vượt qua một số rào cản. Mọi sai sót dù nhỏ trong quá trình chế tạo đều có thể làm giảm hiệu suất toàn bộ hệ thống, và mỗi con chip hiện nay cần được tùy chỉnh riêng cho từng nhiệm vụ cụ thể. Dù vậy, đây vẫn là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực tính toán quang học, mở ra triển vọng về các hệ thống AI nhanh hơn, nhỏ gọn hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
