Nhưng các nhà nghiên cứu tại Trung tâm quang học, photonic và laser (COPL) ở Canada vừa tìm ra cách để làm cho các mô hình này nhanh hơn và tiết kiệm điện năng hơn rất nhiều.

Nhóm nghiên cứu phát triển một chip quang học đột phá sử dụng ánh sáng, không chỉ để gửi dữ liệu nhanh hơn bao giờ hết mà còn tiêu thụ rất ít năng lượng. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Photonics.

Con chip này mỏng như một sợi tóc, nhưng có thể truyền thông tin với tốc độ kinh ngạc là 1.000 gigabit mỗi giây, nhanh hơn khoảng 20 lần so với công nghệ hiện tại. Để so sánh, tốc độ này tương đương việc truyền nội dung của 100 triệu cuốn sách trong vòng chưa đầy bảy phút.

Điểm khác biệt của con chip này là cách nó sử dụng ánh sáng. Hầu hết hệ thống hiện tại chỉ sử dụng độ sáng, hay cường độ ánh sáng để gửi thông tin.

Nhưng nhóm COPL tìm ra cách sử dụng pha của ánh sáng, về cơ bản là theo dõi sự dịch chuyển sóng ánh sáng khi nó di chuyển. Với kích thước bổ sung này, cho phép chip mang nhiều thông tin hơn cùng một lúc.

Cốt lõi của công nghệ này là các bộ điều biến vòng siêu nhỏ (microring), những vòng nhỏ làm bằng silicon có chức năng kiểm soát cách sử dụng ánh sáng để truyền dữ liệu.

Hệ thống sử dụng hai cặp vòng siêu nhỏ này, một cặp để kiểm soát cường độ ánh sáng và cặp còn lại để điều chỉnh pha. Phương pháp kép này mở ra tốc độ cao hơn nhiều, trong khi vẫn giữ cho chip cực kỳ nhỏ gọn, hiệu quả.

Điều quan trọng là bước nhảy vọt về tốc độ này, gần như không tiêu tốn điện năng. Trên thực tế, việc gửi một lượng dữ liệu khổng lồ như vậy, chỉ sử dụng khoảng 4 joule năng lượng, chỉ đủ làm ấm một mililit nước thêm 1 độ C.

Sự đổi mới này có thể định hình lại việc thiết kế các trung tâm dữ liệu, đặc biệt là các trung tâm đào tạo mô hình AI. Hiện tại, các trung tâm này sử dụng hàng nghìn bộ xử lý phải giao tiếp qua khoảng cách xa, dẫn đến tiêu thụ điện năng rất lớn.

Với chip quang học đột phá này, các bộ xử lý đó có thể hoạt động như thể chúng nằm ngay cạnh nhau, giúp toàn bộ hệ thống nhanh hơn và nhỏ gọn hơn nhiều.

Công trình này dựa trên nghiên cứu bắt đầu từ 10 năm trước, nhưng hiện tại nó đang đạt đến giai đoạn có thể đưa vào ứng dụng thực tế. Các công ty như NVIDIA bắt đầu sử dụng một phần của công nghệ này, mặc dù chỉ dành cho các hệ thống đơn giản hơn dựa trên ánh sáng.

Nếu ngành công nghệ và sản xuất thiết bị điện tử bắt kịp xu thế, con chip siêu nhanh và tiết kiệm năng lượng này có thể sớm trở thành một phần quan trọng trong tương lai của AI.