การพัฒนาอย่างรวดเร็วของปัญญาประดิษฐ์ทำให้เกิดความต้องการความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้น และการเชื่อมต่อสายเคเบิลแบบเดิมก็กลายเป็นคอขวด เพื่อทำลายข้อจำกัดนี้ ทีมวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยมิชิแกนกำลังทำงานเพื่อพัฒนาระบบการเชื่อมต่อชิปใหม่โดยใช้การส่งคลื่นแสง โดยมีเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหา "กำแพงหน่วยความจำ" และส่งเสริมการพัฒนาโมเดล AI ต่อไป โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจำนวนมากจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และได้รับการสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยและยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีหลายแห่ง โดยทำงานร่วมกันเพื่อปรับปรุงความเร็วในการส่งข้อมูล เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการประมวลผล AI
ในการพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ (AI) ในปัจจุบัน ความเร็วในการส่งข้อมูลกลายเป็นปัญหาคอขวดที่สำคัญซึ่งจำกัดความก้าวหน้า เพื่อทำลายอุปสรรคนี้ ทีมวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยมิชิแกน (UM) กำลังพัฒนาระบบการเชื่อมต่อชิปใหม่ที่ใช้คลื่นแสงแทนสายเคเบิลแบบเดิมในการส่งข้อมูล นวัตกรรมนี้คาดว่าจะช่วยแก้ปัญหา "กำแพงหน่วยความจำ" ที่จำกัดความเร็วในการประมวลผล และส่งเสริมการเติบโตของโมเดล AI ต่อไป
โครงการนี้ได้รับเงินทุน 2 ล้านดอลลาร์จากโครงการ Future Semiconductors ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และเกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยวอชิงตัน มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley และพันธมิตรในอุตสาหกรรมสี่ราย ได้แก่ Google, Hewlett Packard Enterprise, Microsoft และ Nvidia แม้ว่าความเร็วในการประมวลผลข้อมูลจะเพิ่มขึ้น 60,000 เท่าในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา แต่ความเร็วในการส่งข้อมูลระหว่างหน่วยความจำคอมพิวเตอร์และโปรเซสเซอร์เพิ่มขึ้นเพียง 30 เท่า การเพิ่มขึ้นอย่างไม่สมส่วนนี้ทำให้การส่งข้อมูลกลายเป็นอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดในการขยายโมเดล AI
“เทคโนโลยีของเราช่วยให้การประมวลผลประสิทธิภาพสูงทันกับกระแสข้อมูลที่เพิ่มมากขึ้น” Di Liang นักวิจัยหลักของโครงการและศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ UM กล่าว “ด้วยการเชื่อมต่อแบบออปติก เราคาดว่าจะบรรลุความเร็วหลายสิบเทราบิตต่อวินาที ” ความเร็วในการรับส่งข้อมูลเร็วกว่าการเชื่อมต่อไฟฟ้าในปัจจุบันมากกว่า 100 เท่า”
ในปัจจุบัน การถ่ายโอนข้อมูลระหว่างหน่วยความจำหลายตัวและชิปโปรเซสเซอร์ต้องอาศัยการเชื่อมต่อแบบโลหะ ซึ่งมีข้อจำกัดด้านความเร็วและแบนด์วิธที่รุนแรง เนื่องจากขนาดของโมเดล AI ยังคงขยายตัว โมเดลการเชื่อมต่อแบบมีสายในปัจจุบันจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้อีกต่อไป การออกแบบใหม่ของทีมวิจัยจะใช้ลักษณะการส่งผ่านของแสงเพื่อส่งข้อมูลระหว่างชิปผ่านช่องสัญญาณที่เรียกว่าท่อนำคลื่นแสง ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลได้อย่างมาก
จุดเด่นอีกประการหนึ่งของเทคโนโลยีใหม่นี้คือความสามารถในการกำหนดค่าใหม่ได้ นักวิจัยวางแผนที่จะใช้วัสดุพิเศษในการเปลี่ยนเฟสซึ่งดัชนีการหักเหของแสงจะเปลี่ยนแปลงเมื่อวัสดุถูกกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์หรือแรงดันไฟฟ้า ทำให้สามารถปรับเส้นทางแสงได้อย่างยืดหยุ่น ดังที่ศาสตราจารย์ Liang Feng ผู้ร่วมเขียนโครงการแห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียกล่าวไว้ว่า "เช่นเดียวกับการเปิดและปิดถนน หากบริษัทต่างๆ นำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในการผลิตชิป พวกเขาสามารถเขียนเค้าโครงของส่วนประกอบอื่นๆ ใหม่ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเค้าโครงของส่วนประกอบอื่นๆ" การเชื่อมต่อระหว่างชิปและเซิร์ฟเวอร์ชุดต่างๆ”
นอกจากนี้ ทีมวิจัยจะพัฒนาซอฟต์แวร์ควบคุมการไหลที่จะตรวจสอบว่าชิปตัวใดจำเป็นต้องสื่อสารแบบเรียลไทม์ เพื่อให้สามารถปรับการเชื่อมต่อได้ทันที วิธีการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นนี้ไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลข้อมูลเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับแบบไดนามิกตามความต้องการของโมเดล AI ที่แตกต่างกันได้อีกด้วย
โปรแกรมนี้ยังเปิดโอกาสให้นักศึกษา UM ได้ร่วมงานกับภาคอุตสาหกรรม ช่วยให้พวกเขาได้รับประสบการณ์ตรงอันมีค่าในสาขาเทคโนโลยีที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ศาสตราจารย์หลี่กล่าวว่า “ความร่วมมือกับภาคอุตสาหกรรมช่วยให้นักศึกษาเข้าใจสมัยใหม่ได้ดีขึ้น
เทคโนโลยีการเชื่อมต่อชิปออปติคัลที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้คาดว่าจะช่วยแก้ปัญหาคอขวดในการส่งข้อมูลในการพัฒนา AI ได้อย่างสมบูรณ์ ให้การสนับสนุนอย่างเต็มที่สำหรับการปรับปรุงขนาดและประสิทธิภาพของโมเดล AI ในอนาคต และมอบโอกาสการเรียนรู้เชิงปฏิบัติที่มีคุณค่าสำหรับนักเรียน ความสามารถในการกำหนดค่าใหม่และการควบคุมการไหลที่ยืดหยุ่นทำให้มีศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในการใช้งาน