Mọi vấn đề đều có hai mặt, và sự phát triển của công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) cũng không ngoại lệ. Một mặt, mọi người hào hứng với những thành tựu và đóng góp của trí tuệ nhân tạo trong mọi mặt của cuộc sống. Nhưng mặt khác, nhiều người “lo sợ” về viễn cảnh trí tuệ nhân tạo sẽ vượt mặt, và “cướp” việc làm của mọi người trong các lĩnh vực khác nhau. Google vừa ra thông báo cho biết hệ thống trí tuệ nhân tạo do công ty tự phát triển hiện có khả năng thiết kế chip nhanh hơn và hiệu quả hơn con người, khiến lo lắng này càng có cơ sở.
Google dùng AI để sản xuất chip
Google bắt đầu ứng dụng AI và máy học để sản xuất chip AI trong 6 tiếng. Thay vì hàng tháng như hiện tại. “Khả năng sản xuất chip của AI có thể tương đương hoặc vượt trội con người. Nhưng tốc độ nhanh hơn hẳn”, Google cho biết. “Công việc mà con người phải thực hiện hàng tháng trời. AI chỉ làm trong chưa đầy 6 tiếng”.
Theo báo cáo được xuất bản trên tạp chí Nature bởi hai chuyên gia Google, Azalia Mirhoseini và Anna Goldie. Google đã áp dụng AI cho sản xuất chip lần đầu trên TPU (Tensor Processing Unit) – chip AI chuyên dụng cho các trung tâm dữ liệu, được tối ưu hóa cho tính toán AI. “Phương pháp sản xuất chip mới đã được sử dụng cho TPU thế hệ tiếp theo của Google”, báo cáo viết.
Các kỹ sư của Google lưu ý rằng tiến bộ mới có “ý nghĩa lớn” với ngành công nghiệp chip. Trong đó, công nghệ này cho phép các công ty khám phá nhanh hơn không gian kiến trúc. Có thể có cho các thiết kế sắp tới và dễ dàng tùy chỉnh chip. Từ đó quá trình sản xuất cũng nhanh hơn.
Thành tựu của Google được giới chuyên gia đánh giá cao
Giới chuyên gia đánh giá cao nghiên cứu của Google và coi đây là “thành tựu quan trọng” của ngành công nghiệp bán dẫn. Bên cạnh đó, nó cũng ngăn chặn sự kết thúc của Định luật Moore – một tiên đề về thiết kế chip từ những năm 1970 nói rằng. Số lượng bóng bán dẫn trên chip tăng gấp đôi sau mỗi hai năm. Theo một bài xã luận trên Nature, AI sẽ không nhất thiết phải giải quyết những thách thức vật lý. Khi ép ngày càng nhiều bóng bán dẫn vào chip càng tốt. Nhưng nó có thể giúp tìm ra các con đường khác để tăng hiệu suất chip với cùng tốc độ và kích thước.
Nhiệm vụ cụ thể mà thuật toán AI của Google giải quyết được cái gọi là “quy hoạch mặt bằng” (Floorplanning). Thông thường, các nhà thiết kế sẽ dùng máy tính để tìm ra cách bố trí tối ưu trên khuôn silicon cho các hệ thống con của chip. Gồm CPU, GPU và lõi bộ nhớ. Chúng được kết nối với nhau bằng cách sử dụng hàng chục km dây cực nhỏ. Quyết định vị trí đặt từng thành phần trên khuôn. Sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu quả cuối cùng của chip. Với quy mô sản xuất chip và chu kỳ tính toán. Những thay đổi ở mức nanomet sẽ gây ra những tác động to lớn.
Theo các kỹ sư Google, việc tối ưu thiết kế Floorplanning trước đây thường cần “nhiều tháng” và “nỗ lực cao độ” của con người. Tuy nhiên, nếu áp dụng AI và machine learning, các công đoạn sẽ “như một trò chơi”.
Sự vượt trội của AI trong thiết kế chip nhanh và chính xác hơn con người
AI từng chứng minh có khả năng không kém con người. Thậm chí vượt trội ở một số trò chơi như cờ vua, cờ vây… Theo các kỹ sư Google, thay vì một trò chơi, có thể dùng một khuôn wafer silicon cho AI. Các quân cờ trong trò chơi có thể thay thế bằng các thành phần như CPU, GPU. Sau đó ra nhiệm vụ cho AI là “tìm ra điều kiện chiến thắng” của mỗi yếu tố đó. “Trong cờ vua, các quân cờ là đối thủ, nhưng trong thiết kế chip thì đó là hiệu quả tính toán”. Đại diện nhóm nghiên cứu giải thích.
Để dạy cho AI, các kỹ sư Google đã đưa vào dữ liệu gồm 10.000 sơ đồ Floorplanning có chất lượng khác nhau. Một số được tạo ngẫu nhiên. Thuật toán sau đó sẽ phân tích chất lượng của các sơ đồ. Chọn ra các ưu điểm lớn nhất và tự tạo ra thiết kế riêng của nó.
Đây không phải là lần đầu AI được ứng dụng để nghiên cứu sản xuất chip. Trước đó, Google cũng đã ứng dụng AI để khám phá kiến trúc chip. Các đối thủ của Google như Nvidia đang xem xét các phương pháp dùng AI nhằm tăng tốc quy trình xử lý của chip.
Tuy vậy, hầu hết các nghiên cứu trước đây vẫn chỉ ở quy mô phòng thí nghiệm. Với việc đưa nghiên cứu mới cho mục đích thương mại. Các chuyên gia cho rằng Google đã bắt đầu nổ phát súng đầu tiên trong việc đưa AI vào lĩnh vực sản xuất bán dẫn.
Công nghệ kiến trúc mạng nơ-ron giúp AI thực hiện công việc
Với sự trợ giúp của kiến trúc mạng nơ-ron phức hợp dựa trên đồ thị cạnh. Mô hình AI của Google Brain có thể tự thiết kế sơ đồ các floorplan chỉ mất một phần nhỏ thời gian mà con người thực hiện. Hình ảnh dưới đây cho thấy hai thiết kế khối macro bộ nhớ. Bên trái được thực hiện bởi con người và bên phải được tạo ra bởi AI chỉ trong vài giờ – ít hơn nhiều so với con người và nó cũng có số lượng khối macro cao hơn.
Floorplan về cơ bản là sơ đồ thể hiện cách thức bố trí các khối chức năng khác nhau. Bên trong một bộ xử lý để tạo ra một kiểu thiết kế cho hiệu quả cao nhất. Dưới đây là hai hình ảnh ví dụ về sơ đồ floorplan sẽ trông như thế nào. Mô hình bên trái đơn giản hơn. Trong khi thiết kế bên phải phức tạp hơn đôi chút với nhiều chi tiết hơn.