شريحة الذكاء الاصطناعي الثورية من IBM تحاكي دماغ الإنسان وتتفوق على وحدات معالجة الرسوم التقليدية.

تستغل شركة آي بي إم قوة العقل البشري في ابتكار تصميمات جديدة لعتاد الذكاء الاصطناعي، حيث قدمت مؤخرًا شريحة NorthPole. تُظهر هذه الشريحة المتقدمة كفاءة عالية في زمن الوصول واستهلاك الطاقة مقارنة بالوحدات المعالجة الرسومية التقليدية، مما يؤكد التقدم الكبير في مجال الذكاء الاصطناعي.

تعمل شريحة NorthPole على بنية معمارية بحجم 12 نانومتر، تم تحسينها خصيصًا لمهام الاستنتاج العصبي، مثل تصنيف الصور واكتشاف الأجسام. وفقًا لأبحاث حديثة نُشرت في مجلة Science، تُحقق NorthPole كفاءة في استهلاك الطاقة تفوق 25 ضعفًا، وزمن وصول أقل بـ22 مرة مقارنة بوحدة معالجة رسومية مماثلة في مقياس ResNet50. تحتوي على 22 مليار ترانزيستور وذاكرة ضخمة داخل الشريحة، مما يتيح لها أداء الحسابات مباشرةً على الشريحة، مما يقلل بشكل كبير من الحاجة للوصول إلى الذاكرة الخارجية ويعزز السرعة والكفاءة العامة.

تتميز شريحة NorthPole بأنها ذات طابع مستقل، مشابه للعقل البشري. كما جاء في تصريحات آي بي إم، "الذاكرة للجهاز تكمن بالكامل في الشريحة نفسها، وليس متصلة بشكل منفصل". يلغي هذا التصميم الحاجة إلى نقل البيانات باستمرار بين وحدات الذاكرة والمعالجة، مما يتجنب عنق الزجاجة في أداء نظام فون نيومان.

أوضح درمندر موضها، كبير العلماء في مجال الحوسبة المستوحاة من الدماغ وآخر الباحثين في هذه التقنية، أن "شريحة NorthPole هي شبكة كاملة في شريحة واحدة". والجدير بالذكر أن NorthPole قادرة على التفوق على الشرائح المصنعة باستخدام تقنيات أكثر حداثة، مثل وحدات معالجة رسومية بحجم 4 نانومتر.

توسيع حدود التكنولوجيا

بينما تتطلع آي بي إم إلى تطوير قدرة NorthPole، بما في ذلك تجربة تقنيات بحجم 2 نانومتر - وهي خطوة للأمام مقارنة بوحدات المعالجة الحالية بحجم 3 نانومتر - إلا أن هذه الشريحة تواجه بعض القيود. فهي تفتقر إلى الوصول للذاكرة الخارجية، مما يعني أنها لا يمكنها تشغيل شبكات عصبية كبيرة مباشرة. لكن، تعالج هذه التحديات عن طريق تقسيم الشبكات الأكبر إلى مكونات أصغر، متصلة عبر شريحة NorthPole متعددة. يشير موضها إلى هذه التقنية باسم "التوسع"، مما يسمح بمعالجة فعالة.

قال موضها: "لا يمكننا تشغيل GPT-4 على هذه الشريحة، لكنها قادرة تمامًا على خدمة العديد من النماذج على مستوى المؤسسات". تم تصميم NorthPole خصيصًا لمهام الاستنتاج، مما يجعلها مرشحة واعدة للتطبيقات في حافة الشبكة التي تتطلب معالجة في الوقت الحقيقي لبيانات ضخمة—وهو أمر مهم بشكل خاص في مجالات مثل تكنولوجيا المركبات المستقلة.

تصميم مستوحى من الدماغ

تستوحي شريحة NorthPole معمارها من هيكل ووظيفة الدماغ البشري. تسهل الشبكات داخل الشريحة (NoCs) التواصل بين وحدات المعالجة، مما يعزز توزيع الحسابات والذاكرة. يقارن الباحثون في آي بي إم هذه المسارات بصلات المادة البيضاء والرمادية في الدماغ، والتي تمكن التدفق الفعال للبيانات داخل الدوائر العصبية.

علاوة على ذلك، تهدف NorthPole إلى محاكاة دقة المشابك العصبية في الدماغ باستخدام دقة بت منخفضة تتراوح بين 2 إلى 4 بت، مقارنة بـ 8 إلى 16 بت المستخدمة في وحدات المعالجة التقليدية. يساهم هذا الاختيار الاستراتيجي بشكل كبير في تقليل كل من متطلبات الذاكرة والطاقة، مما يُعزز كفاءة الشريحة.

آفاق المستقبل

لا تزال آي بي إم في المراحل الأولية لاستكشاف الإمكانيات الكاملة لشريحة NorthPole، مع إجراء بحوث حول تطبيقات متنوعة. تُخضع الشريحة للاختبار بشكل أساسي لمهام رؤية الكمبيوتر، بالتوافق مع التمويل المقدم من وزارة الدفاع الأمريكية. وقد كانت التطبيقات المتعلقة بالكشف، تقسيم الصور، وتصنيف الفيديو محور هذه الجهود.

بالإضافة إلى ذلك، تم اختبار NorthPole في مجالات أخرى مثل معالجة اللغة الطبيعية والتعرف على الصوت. ويعمل فريق التطوير حاليًا على استكشاف الفرص لدمج نماذج اللغة الكبيرة ذات شفرة الفك فقط في أنظمة التكبير الخاصة بـ NorthPole، مما يفتح آفاقًا جديدة لاستغلال هذه التكنولوجيا المتطورة عبر قطاعات متعددة.