Учени от Пекинския университет са разработили аналогов чип, който решава вековния проблем с ниската точност и непрактичността на аналоговите изчисления, правейки го конкурентоспособен с цифровите процесори. Проучване, публикувано през октомври в списание Nature Electronics, показа, че новият чип превъзхожда 1000 пъти по производителност и 100 пъти по енергийна ефективност съвременния Nvidia H100 и не особено актуалния AMD Vega 20.

Така нареченият „вековен проблем“ на аналоговите изчислителни платформи произтича от сложните процеси на контролиране на непрекъснатите физически сигнали като напрежение и ток, които исторически са оставяли аналоговите изчисления в сянката на цифровите. Но днес цифровите платформи са изправени пред предизвикателството на по-нататъшното мащабиране както по отношение на производителността, така и на консумацията на енергия, давайки шанс на старите, забравени аналогови изчисления. В края на краищата, технологиите са станали по-сложни — така че защо да не ги приложим и към аналоговите методи?

Новият аналогов чип е базиран на масиви от резистивна памет с произволен достъп (RRAM или ReRAM), където данните се съхраняват и обработват чрез регулиране и регистрация на силата на провеждането на електрическия ток, преминаващ през клетките, без използването на двоично кодиране на 1 и 0. Това прави възможно съхраняването и обработката на данните локално, без изпращане на големи количества информация извън процесора, както е при цифровите платформи. Този подход незабавно осигурява 100-кратно подобрение в консумацията на енергия в сравнение с аналоговите схеми, въпреки че не е използваем за всички приложения.

По-конкретно, китайските учени са демонстрирали предимството на своя аналогов чип в задачите за матрична инверсия за MIMO-системите в безжичните мрежи (множество входове, множество изходи). Това са типичните схеми на работа на Wi-Fi маршрутизаторите и клетъчните платформи. С други думи, тази нова разработка предлага изключително практично приложение – особено в светлината на появата на 6G мрежите, когато ефирните вълни ще станат изключително претоварени от сигнали за кръстосано прослушване. При решаването на подобни проблеми, китайският аналогов чип демонстрира 1000 пъти по-голяма производителност от графичните процесори Nvidia H100 и AMD Vega 20.

Аналоговата изчислителна платформа спестява време при кодирането и предаването на данните, което води до значително предимство пред цифровите платформи. Учените са решили проблема с ниската точност в аналоговите решения по гениален начин: те са разделили чипа на обща част за бърза обработка на данните и прецизна част, която работи по-бавно, но дава резултати с почти цифрова точност. Подобен подход може да се приложи и към проблемите, свързани с изкуствения интелект. По този начин аналоговите изчисления могат да заменят цифровите – не навсякъде и не винаги, но шансовете са големи.