Bắc Kinh – Trung Quốc vừa công bố một bước đột phá mang tính lịch sử trong lĩnh vực công nghệ bán dẫn, khi chính thức bắt đầu sản xuất hàng loạt chip AI “phi nhị phân” đầu tiên trên thế giới. Đây là thành quả nghiên cứu của nhóm chuyên gia do Giáo sư Li Hongge dẫn đầu tại Đại học Beihang (Bắc Kinh), đánh dấu bước chuyển mình vượt khỏi giới hạn truyền thống của điện toán nhị phân – nền tảng cốt lõi của các hệ thống máy tính hiện đại trong suốt nhiều thập kỷ qua.

Công nghệ chip mới: Kết hợp giữa logic nhị phân và xác suất

Thay vì chỉ sử dụng hai giá trị 0 và 1 như chip truyền thống, loại chip mới áp dụng hệ thống Hybrid Stochastic Number (HSN) – một dạng logic kết hợp giữa nhị phân và xác suất. Nhờ đó, con chip có thể xử lý thông tin theo hướng linh hoạt hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn và có khả năng chịu lỗi vượt trội, đặc biệt phù hợp với những môi trường phức tạp như hệ thống điều khiển máy bay hay nhà máy tự động hóa.

Giải quyết hai “bức tường” lớn của ngành bán dẫn

Theo Giáo sư Li, ngành công nghiệp bán dẫn hiện nay đang bị chặn lại bởi hai rào cản lớn:

1. Bức tường năng lượng – Các chip ngày càng tiêu tốn nhiều điện năng, gây khó khăn trong việc mở rộng ứng dụng ở quy mô lớn.

2. Bức tường kiến trúc – Các chip hiện đại khó tích hợp với hệ thống cũ, khiến quá trình nâng cấp trở nên phức tạp và tốn kém.

Từ năm 2022, nhóm nghiên cứu đã theo đuổi hướng đi khác biệt, và đến năm 2023 đã hoàn tất mẫu chip đầu tiên ứng dụng logic xác suất, sử dụng công nghệ xử lý 110nm của Semiconductor Manufacturing International, một trong những nhà sản xuất chip hàng đầu Trung Quốc.

Ứng dụng thực tế và tiềm năng mở rộng

Loại chip mới đã được triển khai thử nghiệm trong các thiết bị cảm ứng và màn hình thông minh, với khả năng lọc nhiễu điện tử, giúp nhận diện chính xác thao tác người dùng ngay cả trong điều kiện môi trường nhiều tạp âm.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đang phát triển thêm dòng chip dành riêng cho ứng dụng máy học (machine learning) sử dụng quy trình CMOS 28nm phổ biến – giúp giảm chi phí và dễ sản xuất hơn.

Con chip còn tích hợp công nghệ “tính toán trong bộ nhớ” (In-Memory Computing), cho phép xử lý dữ liệu trực tiếp ngay tại nơi lưu trữ, thay vì phải liên tục di chuyển giữa bộ nhớ và bộ xử lý. Thiết kế dạng hệ thống trên một chip (SoC) cho phép xử lý nhiều tác vụ đồng thời, tăng hiệu suất và giảm độ trễ chỉ còn vài micro giây – một con số ấn tượng trong ngành phần cứng.

Hướng tới hệ sinh thái điện toán xác suất

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang xây dựng một hệ sinh thái hoàn chỉnh cho điện toán xác suất lai, bao gồm bộ công cụ lập trình, phần mềm hỗ trợ và thiết kế phần cứng chuyên biệt. Mục tiêu là mở rộng ứng dụng công nghệ sang các lĩnh vực như nhận diện giọng nói, xử lý hình ảnh, tăng tốc mô hình AI lớn và sản xuất công nghiệp thông minh.

Tuy nhiên, các chuyên gia cũng cảnh báo rằng chip AI phi nhị phân vẫn đang trong giai đoạn đầu và sẽ phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm: tính tương thích với hệ thống hiện tại, độ ổn định lâu dài và chi phí sản xuất khi mở rộng quy mô.

Dù còn nhiều điều cần kiểm chứng, nhưng bước đi của Trung Quốc đã tạo nên một chấn động trong giới công nghệ, mở ra viễn cảnh về một kỷ nguyên điện toán mới – nơi logic xác suất có thể thay đổi cách thế giới vận hành trí tuệ nhân tạo.

- Trích: GenK