الصين تروج لشريحة Meteor-1 الجديدة كحل للقيود الأمريكية وقيود التصدير التي تفرضها شركة Nvidia

أطلق العلماء في الصين "Meteor-1"، الذي يُقال إنه أول شريحة حوسبة بصرية متوازية للغاية في البلاد، مما يمثل قفزة مهمة في استخدام الأجهزة القائمة على الضوء للتعامل مع أحمال العمل المتوازية الضخمة.

تأتي هذه المبادرة في وقت تسعى فيه الصين إلى تقليل اعتمادها على التكنولوجيا الأمريكية الصنع وسط قيود على تصدير تقنيات الذكاء الاصطناعي المتقدمة. وذكرت وسائل الإعلام المحلية في الصين أن من المتوقع أن يؤدي ذلك إلى تسريع تطوير الأجهزة الخاصة بالذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات التي تعاني حاليًا من تزايد الطلب على الحوسبة.

تتنافس الشريحة الصينية الجديدة مع أفضل وحدة معالجة رسومات من إنفيديا

تم تصميم الجهاز بواسطة فرق في معهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا الدقيقة (SIOM) وجامعة نانيانغ التكنولوجية، ويُقال إنه يتميز بأداء ذروة نظري يبلغ 2560 TOPS (تيرا عمليات في الثانية) عند تردد ساعة بصرية 50 جيجاهرتز.

وهذا يضعها في نفس مستوى أفضل وحدات معالجة الرسومات من إنفيديا، حيث تقدم حلاً محلي الصنع لتسريع مهام الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات وسط تزايد الطلب على الحوسبة والقيود المفروضة.

تاريخياً، تركزت جهود الحوسبة الضوئية على تكبير أبعاد المصفوفة الداخلية التي تقوم بإجراء العمليات الحسابية.

من الناحية النظرية، تسمح المصفوفات الأكبر بمعالجة المزيد من البيانات بالتوازي، ولكن من الناحية العملية، فإنها تصطدم بالقيود الهندسية، وتصميمات الرقائق المعقدة، والحاجة إلى دقة فائقة في محاذاة الموجهات، وتكاليف التصنيع الباهظة.

وفقًا لصحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست (SCMP)، فقد أظهرت الجهود التي بذلتها شركة TSMC والمجموعات الأكاديمية مثل معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) نتائج واعدة في البيئات المختبرية، لكن تلك النماذج الأولية كافحت من أجل التحول إلى حلول تجارية.

تمثلت استراتيجية أخرى في زيادة معدل تذبذب الضوء نفسه. يمكن للترددات الضوئية الأعلى أن توفر معالجة أسرع، لكنها تزيد أيضًا من فقدان الإشارة، وتفاقم الضوضاء الحرارية، وترفع مستوى دقة المكونات.

حتى الآن، لم يتمكن أي فريق من الجمع بين مقاييس المصفوفة الكبيرة والبصريات فائقة السرعة في نظام واحد دون مواجهة قيود شديدة تؤدي إلى تآكل الأداء في العالم الحقيقي.

يتولى برنامج Meteor-1 مهامًا معقدة وهو الحل للعقوبات الأمريكية

يتبع Meteor-1 مسارًا مختلفًا؛ إذ يضاعف عدد المهام المتزامنة بدلًا من تكبير المكونات الفردية. وتوضح الورقة البحثية المنشورة في 17 يونيو في مجلة eLight، والتي أعدها كل من شي بنغ وهان شيلين وهو غوانغوي، كيف تدمج الشريحة أكثر من 100 قناة ترددية مختلفة ضمن منصة ضوئية واحدة.

يتيح هذا التوازي عالي المستوى زيادة "الكفاءة البصرية" بمقدار مائة ضعف أو أكثر دون توسيع حجم الشريحة، مما يوفر مسارًا عمليًا للمعالجات التي تعمل بالطاقة الضوئية من الجيل التالي.

مع فرض قيود التصدير الأمريكية التي تحظر فعلياً بطاقات Nvidia RTX 4090 (1321 TOPS) و RTX 5090 (3352 TOPS) من الصين، يصل مشروع Meteor-1 إلى منعطف حاسم.

تواجه أشباه الموصلاتtronالتقليدية قيودًا أساسية، مثل تبديد الحرارة، والنفق الكمومي، واستهلاك الطاقة غير المستدام. تتجاوز الرقائق الضوئية العديد من هذه العوائق، إذ توفر سرعة فائقة، ونطاق ترددي واسع، واستهلاكًا أقل للطاقة، وزمن استجابة ضئيل.

تم تصميم بنية Meteor-1 بالكامل داخليًا. يستخدم مصدر الضوء المدمج في الشريحة مشطًا بصريًا للترددات يغطي أكثر من 80 نانومتر من الطيف، ويمتد على أكثر من 200 طول موجي. هذا الابتكار يحل محل مئات الليزرات المنفصلة، ​​مما يقلل بشكل كبير من تعقيد النظام واستهلاك الطاقة والتكاليف.

توفر شريحة الحوسبة الأساسية نفسها نطاق تردد نقل بيانات يتجاوز 40 نانومتر، مما يسهل العمليات المتوازية الضخمة ذات زمن الاستجابة المنخفض. وبالاقتران مع لوحة تشغيل مصممة خصيصًا تضم ​​أكثر من 256 قناة لتعديل الإشارة بدقة، نفّذ النظام أكثر من 100 مهمة متزامنة في اختبارات الأداء، جميعها بتردد 50 جيجاهرتز، محققًا أداءً بلغ 2560 تيرابايت في الثانية.

يقول هان شيلين لموقع DeepTech إنّ مقاييس الأداء والتكلفة لـ Meteor-1 قد تُضاهي قريبًا وحدات معالجة الرسوماتtron. ويعزو الباحث الرئيسي، شي بنغ، الحاصل على درجة الدكتوراه من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي تابع أبحاثه في جامعتي أكسفورد ونانيانغ التكنولوجية، هذا التقدم السريع إلى هيكل الفريق المعياري لمعهد SIOM التابع للأكاديمية الصينية للعلوم.

"كان لكل نظام فرعي حرج خبير متخصص خاص به، مما سمح لنا بدمج الابتكار الكامل للسلسلة بدءًا من البحث الأساسي وحتى تجميع النظام في فترة زمنية قصيرة بشكل ملحوظ."

~ هان شيلين.

وبالنظر إلى المستقبل، تعتقد المجموعة أن تصميمها المتوازي أولاً يمكن أن يتفوق على رقائقtronالإلكترونية من حيث الكفاءة واستهلاك الطاقة وزمن الاستجابة، مما يلبي شهية الذكاء الاصطناعي النهمة للحوسبة مع توليد تطبيقات جديدة في تحليل البيانات في الوقت الحقيقي والأنظمة المستقلة والنمذجة العلمية.