Des scientifiques chinois ont développé une nouvelle puce, avec une particularité : elle est analogique, ce qui signifie qu’elle effectue des calculs sur ses propres circuits physiques plutôt que via les 1 et 0 binaires des processeurs numériques standards.
De plus, ses créateurs affirment que la nouvelle puce est capable de surpasser jusqu’à 1 000 fois les performances des unités de traitement graphique (GPU) haut de gamme de Nvidia et AMD.
Lorsqu’elle est utilisée pour résoudre des problèmes de communication complexes, notamment les problèmes d’inversion de matrice utilisés dans les systèmes massifs à entrées multiples et sorties multiples (MIMO) (un système technologique sans fil), la puce correspond à la précision des processeurs numériques standards tout en consommant environ 100 fois moins d’énergie.
En effectuant des ajustements, les chercheurs ont déclaré que l’appareil dépassait alors les performances des GPU haut de gamme comme le Nvidia H100 et l’AMD Vega 20 jusqu’à 1 000 fois. Les deux puces sont des acteurs majeurs dans la formation des modèles d’IA ; Le H100 de Nvidia, par exemple, est la version la plus récente des cartes graphiques A100, qu’OpenAI a utilisées pour entraîner ChatGPT.
Le nouvel appareil est construit à partir de tableaux de mémoire vive résistive (RRAM) qui stockent et traitent les données en ajustant la facilité avec laquelle l’électricité circule à travers chaque cellule.
Contrairement aux processeurs numériques qui calculent en binaires 1 et 0, la conception analogique traite les informations sous forme de courants électriques continus à travers son réseau de cellules RRAM. En traitant les données directement au sein de son propre matériel, la puce évite la tâche énergivore consistant à faire la navette entre elle et une source de mémoire externe.
« Avec l’essor des applications utilisant de grandes quantités de données, cela crée un défi pour les ordinateurs numériques, d’autant plus que la mise à l’échelle des appareils traditionnels devient de plus en plus difficile », ont déclaré les chercheurs dans l’étude. « L’analyse comparative montre que notre approche informatique analogique pourrait offrir un débit 1 000 fois supérieur et une efficacité énergétique 100 fois supérieure à celle des processeurs numériques de pointe, pour la même précision. »
Vieille technologie, nouvelles astuces
L’informatique analogique n’est pas nouvelle, bien au contraire. Le mécanisme d’Anticythère, découvert au large des côtes grecques en 1901, on estime qu’il a été construit il y a plus de 2 000 ans. Il utilisait des engrenages imbriqués pour effectuer des calculs.
Pour la plupart des modernes histoire informatiqueCependant, la technologie analogique a été considérée comme une alternative peu pratique aux processeurs numériques. En effet, les systèmes analogiques s’appuient sur des signaux physiques continus pour traiter les informations, par exemple une tension ou une tension. courant électrique. Ceux-ci sont beaucoup plus difficiles à contrôler avec précision que les deux états stables (1 et 0) avec lesquels les ordinateurs numériques doivent travailler.
Là où les systèmes analogiques excellent, c’est en termes de rapidité et d’efficacité. Parce qu’elles n’ont pas besoin de décomposer les calculs en longues chaînes de code binaire – mais de les représenter comme des opérations physiques sur les circuits de la puce – les puces analogiques peuvent gérer simultanément de grands volumes d’informations tout en utilisant beaucoup moins d’énergie.
Cela devient particulièrement important dans les applications gourmandes en données et en énergie comme l’IA, où les processeurs numériques sont confrontés à des limites quant à la quantité d’informations qu’ils peuvent traiter séquentiellement, ainsi qu’à futures communications 6G — où les réseaux devront traiter d’énormes volumes de signaux sans fil qui se chevauchent en temps réel.
Les chercheurs ont déclaré que les progrès récents en matière de matériel de mémoire pourraient rendre l’informatique analogique à nouveau viable. L’équipe a configuré les cellules RRAM de la puce en deux circuits : un qui fournissait un calcul rapide mais approximatif, et un second qui affinait et affinait le résultat au fil des itérations suivantes jusqu’à ce qu’il aboutisse à un nombre plus précis.
En configurant la puce de cette manière, l’équipe a pu combiner la vitesse du calcul analogique avec la précision normalement associée au traitement numérique. Surtout, la puce a été fabriquée à l’aide d’un processus de production commercial, ce qui signifie qu’elle pourrait potentiellement être produite en série.
De futures améliorations des circuits de la puce pourraient améliorer encore davantage ses performances, ont indiqué les chercheurs. Leur prochain objectif est de construire des puces plus grandes et entièrement intégrées, capables de gérer des problèmes plus complexes à des vitesses plus rapides.
