Специалисты Пекинского университета создали аналоговый процессор, решающий «многолетнюю проблему» недостаточной точности и ограниченной применимости аналоговых вычислений, что позволяет им конкурировать с цифровыми аналогами. Опубликованная в октябре в журнале Nature Electronics научная работа демонстрирует, что новое устройство превосходит современный чип Nvidia H100 и устаревший AMD Vega 20 — в тысячу раз по скорости вычислений и в сто раз по энергосбережению.
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews
Ключевая сложность аналоговых вычислительных систем заключается в управлении непрерывными физическими параметрами — напряжением и силой тока, что исторически отодвинуло их на второй план после цифровых решений. Однако сегодня цифровые технологии столкнулись с ограничениями в наращивании производительности и оптимизации энергозатрат, что открыло новые перспективы для забытых аналоговых подходов. Современные технологические возможности достигли высокого уровня — почему бы не адаптировать их к аналоговым методикам?
Инновационный чип использует массивы резистивной памяти с произвольным доступом (RRAM), где информация сохраняется и обрабатывается через модуляцию и фиксацию электрического тока в ячейках, минуя традиционное двоичное кодирование. Это позволяет выполнять вычисления непосредственно в месте хранения данных, исключая необходимость пересылки массивов информации за пределы процессора, как в цифровых архитектурах. Подобная организация обеспечивает стократное снижение энергопотребления, хотя и имеет определённые ограничения по применению.
Китайские исследователи продемонстрировали эффективность своего аналогового чипа при решении задач инвертирования матриц для MIMO-систем в беспроводной связи (многоканальный вход/выход). Такие схемы лежат в основе Wi-Fi-маршрутизаторов и сотовых сетей, что указывает на высокую практическую ценность разработки — особенно в контексте перехода к сетям 6G, где эфир будет перенасыщен пересекающимися сигналами. При выполнении этих операций новый процессор показал тысячекратное превосходство над графическими ускорителями Nvidia H100 и AMD Vega 20.
Аналоговая вычислительная система позволяет избежать затрат времени на преобразование и передачу данных, что в совокупности обеспечивает значительное преимущество перед цифровыми аналогами. Сложность недостаточной точности аналоговых решений исследователи преодолели оригинальным методом: они распределили чип на универсальный блок для оперативной обработки информации и высокоточный модуль, функционирующий медленнее, но производящий результат, близкий к «цифровому» уровню точности. Подобная стратегия может быть использована для выполнения задач в области искусственного интеллекта. Таким образом, аналоговые вычисления способны составить конкуренцию цифровым — не повсеместно и не постоянно, но вероятность этого весьма высока.
