Bộ xử lý ủ được thiết kế đặc biệt để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa tổ hợp, trong đó nhiệm vụ là tìm ra giải pháp tốt nhất từ một tập hợp hữu hạn các khả năng.
Với IC CMOS, các thành phần của bộ xử lý ủ cần phải được “khớp” hoàn toàn. Tuy nhiên, độ phức tạp của việc ghép nối này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng của bộ xử lý.
Được dẫn dắt bởi Giáo sư Takayuki Kawahara, các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học Tokyo, đã phát triển và thử nghiệm thành công bộ xử lý ủ được ghép nối hoàn toàn, có thể mở rộng kết hợp 4096 vòng quay trên một bảng mạch đơn với 36 chip CMOS.
Theo Giáo sư Kawahara, “Chúng tôi muốn đạt được khả năng xử lý thông tin nâng cao trực tiếp ở rìa, thay vì trên đám mây hoặc thực hiện tiền xử lý ở rìa cho đám mây. Sử dụng kiến trúc xử lý độc đáo được Đại học Khoa học Tokyo công bố vào năm 2020, chúng tôi đã hiện thực hóa LSI được ghép nối hoàn toàn trên một chip sử dụng CMOS 28nm công nghệ. Hơn nữa, chúng tôi đã nghĩ ra một phương pháp có thể mở rộng với các chip hoạt động song song và chứng minh tính khả thi của nó bằng cách sử dụng FPGA vào năm 2022.”
Bộ xử lý kết hợp hai công nghệ riêng biệt được phát triển tại Đại học Khoa học Tokyo. Điều này bao gồm “phương pháp luồng quay” cho phép 8 tìm kiếm giải pháp song song, kết hợp với kỹ thuật giúp giảm khoảng một nửa yêu cầu về chip so với các phương pháp thông thường. Nhu cầu điện năng của nó cũng khiêm tốn, hoạt động ở tần số 10 MHz với mức tiêu thụ điện năng là 2.9W (1.3W cho phần lõi). Điều này thực tế đã được xác nhận bằng cách sử dụng bài toán che đỉnh với 4096 đỉnh.
Về tỷ lệ hiệu suất năng lượng, bộ xử lý hoạt động tốt hơn việc mô phỏng hệ thống Ising được ghép nối hoàn toàn trên PC (i7, 3.6 GHz) bằng cách sử dụng mô phỏng ủ tới 2,306 lần. Ngoài ra, nó còn vượt qua CPU lõi và chip số học tới 2,186 lần.
Việc xác minh máy thành công của bộ xử lý này cho thấy khả năng nâng cao công suất.
4096 quay
Kawahara cho biết: “Trong tương lai, chúng tôi sẽ phát triển công nghệ này cho nỗ lực nghiên cứu chung nhắm vào hệ thống LSI với sức mạnh tính toán của máy tính lượng tử cấp 2050 để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa tổ hợp”. cho điều hòa không khí, thiết bị lớn hoặc cơ sở hạ tầng đám mây, sử dụng dòng điện bán dẫn quá trình. Cụ thể, chúng tôi muốn đạt được 2 triệu (triệu) vòng quay vào năm 2030 và khám phá việc tạo ra các ngành công nghiệp kỹ thuật số mới bằng cách sử dụng điều này.”
Xem thêm: Sử dụng máy bay không người lái và AI để trồng cải Bruxen có lợi hơn