Ενώ η Δύση διεξάγει τους πολέμους της, πραγματικούς, μεταφορικούς και καθοδηγούμενους από τα μέσα ενημέρωσης, το Πεκίνο χτυπάει ολοένα και περισσότερο την αυτοεκτίμηση του συστήματος που, σύμφωνα με την αλαζονική νεοφιλελεύθερη αφήγηση, υποτίθεται ότι θα σκότωνε την ιστορία. Πριν από τρεις ημέρες, το Science, ένα από τα πιο αναγνωρισμένα επιστημονικά έντυπα στον κόσμο, δημοσίευσε ένα άρθρο που παρουσίαζε πώς μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Πεκίνου και την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών ανέπτυξε ένα τσιπ μνήμης ικανό να ανακατασκευάσει σύνθετες δομές του εγκεφάλου σε λιγότερο από τρία χιλιοστά του δευτερολέπτου, καθιστώντας το έως και 478 φορές ταχύτερο από έναν επεξεργαστή γραφικών Nvidia A100 για συγκρίσιμες εργασίες. Η έρευνα διευθύνεται από τον Yang Yuchao, καθηγητή στη Σχολή Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων του Πανεπιστημίου του Πεκίνου και διευθυντή του Κέντρου για Τσιπ Εμπνευσμένα από τον Εγκέφαλο. Η ομάδα του συνεργάστηκε με την ερευνητική ομάδα του Song Zhitang στο Ινστιτούτο Μικροσυστημάτων και Πληροφορικής της Σαγκάης της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. Το βασικό εύρημα της μελέτης είναι το εξής: ένα μόνο υπολογιστικό πέρασμα ενός λεγόμενου « νευρωνικού δυναμικού συστήματος » - υλικού που προσομοιώνει τη χρονική συμπεριφορά των νευρικών κυττάρων - διαρκεί μόλις 2,12 χιλιοστά του δευτερολέπτου στο νέο τσιπ και με περιθώριο σφάλματος 10 έως -7. Αυτή είναι η πρώτη φορά που η διαδικασία πέφτει κάτω από το όριο των δέκα χιλιοστών του δευτερολέπτου, που θεωρείται το όριο για την επεξεργασία νευρωνικών σημάτων σε « πραγματικό χρόνο ».
Για να κατανοήσουμε καλύτερα, είναι χρήσιμο να εξετάσουμε την κλασική αρχιτεκτονική υπολογιστών. Από τη δεκαετία του 1940, σχεδόν όλες οι υπολογιστικές μονάδες, συμπεριλαμβανομένων των GPU της Nvidia, είχαν φυσικά ξεχωριστές μονάδες μνήμης και επεξεργασίας. Τα δεδομένα πρέπει να μεταφέρονται μεταξύ αυτών των δύο μονάδων για κάθε λειτουργία. Για εργασίες όπως οι νευρωνικές προσομοιώσεις, οι οποίες απαιτούν εξαιρετικά μεγάλο αριθμό μικρών υπολογιστικών βημάτων σε γρήγορη διαδοχή, αυτή η μεταφορά δεδομένων γίνεται ένα σημείο συμφόρησης, γνωστό στη βιβλιογραφία ως « σημείο συμφόρησης von Neumann ». Σύμφωνα με τους συγγραφείς, αυτός ακριβώς ο περιορισμός εμπόδισε τα νευρωνικά δυναμικά συστήματα να λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο για μισό αιώνα. Το νέο τσιπ βασίζεται σε λεγόμενα memristors αλλαγής φάσης , εξαρτήματα των οποίων η ηλεκτρική αντίσταση αλλάζει καθώς ένα υλικό μεταβαίνει από μια κρυσταλλική σε μια άμορφη κατάσταση, παραμένοντας στη συνέχεια σταθερή. Αυτό επιτρέπει την εκτέλεση αποθήκευσης και επεξεργασίας στο ίδιο φυσικό εξάρτημα , χωρίς την ανάγκη για ξεχωριστή μονάδα επεξεργασίας.
Το πραγματικό κόλπο, ωστόσο, έγκειται στις λεπτομέρειες: οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν σκόπιμα την «μετατόπιση της αγωγιμότητας », την αργή αλλά φυσικά ακριβή και προβλέψιμη αλλαγή στην ηλεκτρική αγωγιμότητα αυτών των κυττάρων μνήμης με την πάροδο του χρόνου. Στη βιομηχανία τσιπ μνήμης, αυτή η μετατόπιση θεωρείται συνήθως ένα ενοχλητικό φαινόμενο που μπορεί να προκαλέσει σφάλματα δεδομένων και πρέπει να κατασταλεί ενεργά. Αντ' αυτού, η ομάδα την « ελέγξε με ακρίβεια » (όπως το θέτει ο αρχικός τίτλος της μελέτης) και τη χρησιμοποίησε ως υπολογιστικό μηχανισμό: η μετατόπιση αντανακλά τη συνεχή χρονική εξέλιξη που χαρακτηρίζει επίσης τις νευρωνικές διεργασίες στον εγκέφαλο. Έτσι, για να χρησιμοποιήσουμε τα λόγια της περίληψης, μια τεχνική αδυναμία μετατρέπεται σε μια χρησιμοποιήσιμη υπολογιστική ιδιότητα. Το νέο τσιπ θα χρησιμοποιηθεί κυρίως για ενδοεγχειρητική νευροπλοήγηση, στην οποία οι χειρουργοί χρησιμοποιούν ένα μοντέλο πραγματικού χρόνου της ατομικής δομής του εγκεφάλου του ασθενούς κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, και για την έγκαιρη διάγνωση νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η νόσος Αλτσχάιμερ και η νόσος Πάρκινσον.
Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με τις τεχνικές λεπτομέρειες του θέματος, αυτό που συμβαίνει γενικά είναι το εξής: οι Κινέζοι, αντί να επικεντρώνονται σε ολοένα και πιο μικροσκοπικά τσιπ —με άλλα λόγια, στον πόλεμο μέχρι το τελευταίο νανόμετρο— στοχεύουν στην αρχιτεκτονική εξέλιξη και τη λειτουργική λογική, διατηρώντας έτσι χαμηλό το κόστος, την κατανάλωση ενέργειας και αποφεύγοντας τους αμερικανικούς εμπορικούς πολέμους, οι οποίοι φαίνονται ολοένα και πιο αναποτελεσματικοί, αν όχι αξιολύπητοι. Σίγουρα θα δούμε κάποιες συναρπαστικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα στο εγγύς μέλλον.
Για να κατανοήσουμε καλύτερα, είναι χρήσιμο να εξετάσουμε την κλασική αρχιτεκτονική υπολογιστών. Από τη δεκαετία του 1940, σχεδόν όλες οι υπολογιστικές μονάδες, συμπεριλαμβανομένων των GPU της Nvidia, είχαν φυσικά ξεχωριστές μονάδες μνήμης και επεξεργασίας. Τα δεδομένα πρέπει να μεταφέρονται μεταξύ αυτών των δύο μονάδων για κάθε λειτουργία. Για εργασίες όπως οι νευρωνικές προσομοιώσεις, οι οποίες απαιτούν εξαιρετικά μεγάλο αριθμό μικρών υπολογιστικών βημάτων σε γρήγορη διαδοχή, αυτή η μεταφορά δεδομένων γίνεται ένα σημείο συμφόρησης, γνωστό στη βιβλιογραφία ως « σημείο συμφόρησης von Neumann ». Σύμφωνα με τους συγγραφείς, αυτός ακριβώς ο περιορισμός εμπόδισε τα νευρωνικά δυναμικά συστήματα να λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο για μισό αιώνα. Το νέο τσιπ βασίζεται σε λεγόμενα memristors αλλαγής φάσης , εξαρτήματα των οποίων η ηλεκτρική αντίσταση αλλάζει καθώς ένα υλικό μεταβαίνει από μια κρυσταλλική σε μια άμορφη κατάσταση, παραμένοντας στη συνέχεια σταθερή. Αυτό επιτρέπει την εκτέλεση αποθήκευσης και επεξεργασίας στο ίδιο φυσικό εξάρτημα , χωρίς την ανάγκη για ξεχωριστή μονάδα επεξεργασίας.
Το πραγματικό κόλπο, ωστόσο, έγκειται στις λεπτομέρειες: οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν σκόπιμα την «μετατόπιση της αγωγιμότητας », την αργή αλλά φυσικά ακριβή και προβλέψιμη αλλαγή στην ηλεκτρική αγωγιμότητα αυτών των κυττάρων μνήμης με την πάροδο του χρόνου. Στη βιομηχανία τσιπ μνήμης, αυτή η μετατόπιση θεωρείται συνήθως ένα ενοχλητικό φαινόμενο που μπορεί να προκαλέσει σφάλματα δεδομένων και πρέπει να κατασταλεί ενεργά. Αντ' αυτού, η ομάδα την « ελέγξε με ακρίβεια » (όπως το θέτει ο αρχικός τίτλος της μελέτης) και τη χρησιμοποίησε ως υπολογιστικό μηχανισμό: η μετατόπιση αντανακλά τη συνεχή χρονική εξέλιξη που χαρακτηρίζει επίσης τις νευρωνικές διεργασίες στον εγκέφαλο. Έτσι, για να χρησιμοποιήσουμε τα λόγια της περίληψης, μια τεχνική αδυναμία μετατρέπεται σε μια χρησιμοποιήσιμη υπολογιστική ιδιότητα. Το νέο τσιπ θα χρησιμοποιηθεί κυρίως για ενδοεγχειρητική νευροπλοήγηση, στην οποία οι χειρουργοί χρησιμοποιούν ένα μοντέλο πραγματικού χρόνου της ατομικής δομής του εγκεφάλου του ασθενούς κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, και για την έγκαιρη διάγνωση νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η νόσος Αλτσχάιμερ και η νόσος Πάρκινσον.
Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με τις τεχνικές λεπτομέρειες του θέματος, αυτό που συμβαίνει γενικά είναι το εξής: οι Κινέζοι, αντί να επικεντρώνονται σε ολοένα και πιο μικροσκοπικά τσιπ —με άλλα λόγια, στον πόλεμο μέχρι το τελευταίο νανόμετρο— στοχεύουν στην αρχιτεκτονική εξέλιξη και τη λειτουργική λογική, διατηρώντας έτσι χαμηλό το κόστος, την κατανάλωση ενέργειας και αποφεύγοντας τους αμερικανικούς εμπορικούς πολέμους, οι οποίοι φαίνονται ολοένα και πιο αναποτελεσματικοί, αν όχι αξιολύπητοι. Σίγουρα θα δούμε κάποιες συναρπαστικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα στο εγγύς μέλλον.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου