KAIST розробила чип, що розв'язує задачі тисячоліть за лічені миті

Дослідницька група Корейського інституту передових технологій (KAIST) оголосила про створення революційного обчислювального обладнання, здатного миттєво вирішувати складні комбінаторні задачі, на розрахунок яких звичайним комп'ютерам знадобилися б тисячі років.

Нова розробка базується на принципах осциляторної машини Ізинга (oscillatory Ising machine) - спеціалізованого комп'ютера, де замість стандартних бітів використовуються елементи, що коливаються. Головна сенсація полягає в тому, що систему вдалося реалізувати повністю на базі наявних кремнієвих напівпровідникових процесів (CMOS).

Професор Ян Кю Чой (Yang-Kyu Choi), один із керівників проєкту, порівнює цей прорив із «третьою хвилею» розвитку напівпровідників. Якщо перша хвиля перетворила транзистор на перемикач, а друга - на підсилювач, то робота KAIST демонструє третю фундаментальну функцію транзистора: осцилятор.

«Оскільки мініатюризація транзисторів наближається до своїх фізичних меж, нам потрібна зміна парадигми. Ми довели, що майбутнє напівпровідників лежить у реалізації нових функцій, а не лише у зменшенні розмірів», - зазначив професор Чой.

Традиційні комп'ютери витрачають колосальний час, перебираючи мільярди варіантів у пошуках оптимального. Осциляторна машина Ізинга працює інакше: вона використовує групу осциляторів, які обмінюються сигналами та синхронізують свої ритми. Система природним чином прагне до найбільш стабільного стану, який і є оптимальним рішенням задачі.

Серед ключових вдосконалень KAIST слід зазначити стабільність. Використання стандартних кремнієвих транзисторів дозволило точно контролювати частоту осциляторів, що раніше було головною перешкодою.

Оскільки технологія використовує стандартний CMOS-процес, її можна масово виробляти на наявних напівпровідникових заводах без додаткових інвестицій у переобладнання.

Новий підхід дозволяє створювати складні зв'язки між елементами, що дає змогу розв'язувати задачі з багатьма перемінними вагами.

Дослідники вже успішно протестували систему на класичній задачі комбінаторної оптимізації (Max-Cut). У реальному світі ця технологія здатна радикально прискорити логістику (миттєвий розрахунок найскладніших маршрутів доставлення); фінанси (формування ідеальних інвестиційних портфелів у реальному часі); проєктування чипів (автоматизацію розміщення мільярдів елементів на кристалі); телекомунікації (миттєву оптимізацію мережевого трафіку).

Результати дослідження були опубліковані у науковому журналі Science Advances. Очікується, що доступність технології для масового виробництва призведе до швидкої комерціалізації та появи спеціалізованих AI-прискорювачів нового покоління вже найближчими роками.