ชิปประมวลผลความเร็วแสง แก้สมการคณิตศาสตร์เร็วกว่า GPU ถึง 350 เท่า !!

Lightelligence บริษัทสตาร์ตอัปจากเมืองบอสตัน สหรัฐอเมริกา เปิดตัวเครื่องคำนวณทางคณิตศาสตร์ ซึ่งใช้ชิปประมวลผลแบบใหม่ที่ประมวลผลคำสั่งต่าง ๆ โดยใช้ "แสง" เป็นตัวขับเคลื่อน ฉีกกฎการออกแบบชิปแบบเดิม ๆ ที่ใช้กันในปัจจุบัน !!

เครื่องคำนวณทางคณิตศาสตร์ดังกล่าวมีชื่อว่า Photonic Arithmetic Computing Engine (PACE) ทาง Lightelligence ออกแบบขึ้นเพื่อใช้ในงานด้าน AI, Deep Learning และ Machine Learning แต่สิ่งที่แตกต่างไปจากเครื่องคำนวณในบริษัทอื่น ๆ คือการเลือกใช้ชิปประมวลผลแบบพิเศษที่ใช้แสงเป็นตัวขับเคลื่อนการประมวลผลคำสั่งต่าง ๆ

แสงที่เคลื่อนผ่านเข้ามาในระบบจะถูกแปลงกลายเป็นหน่วยประมวลผลผ่านชิปที่ออกแบบพิเศษภายใน กระบวนการที่เกิดขึ้นทั้งหมดในหนึ่งครั้งจะเท่ากับการประมวลผลคำสั่งตามที่ผู้ใช้งานป้อนงานเข้าไป นั่นหมายความว่าชิปประมวลผลนี้สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็วในช่วงเวลาใกล้เคียงกับความเร็วแสงเลยทีเดียว

จากผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการของ Lightelligence เผยว่า เครื่อง PACE สามารถแก้สมการทางคณิตศาสตร์ที่ยาก ๆ ได้เร็วกว่าการใช้การ์ดจอ NVIDIA GeForce RTX 3080 ถึง 350 เท่า โดยชิปประมวลผลที่ใช้ในเครื่อง PACE นี้มีความเร็ว 1 GHz และมีอุปกรณ์รับแสงบนแผงวงจร 12,000 หน่วย

ในการที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์นิยมใช้การ์ดจอประมวลผล เนื่องจากชิปกราฟิกนั้นมีแกนประมวลผลจำนวนมากกว่า เมื่อเทียบกับชิปซีพียูที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ ถึงกระนั้นการ์ดจอ GeForce RTX 3080 จัดอยู่ในกลุ่มการ์ดจอคอมพิวเตอร์ที่ใช้เล่นเกม หากมีการเปรียบเทียบควรเปรียบเทียบโดยใช้การ์ดจอที่เน้นด้านการคำนวณโดยเฉพาะ เช่น การ์ดจอในตระกูล NVIDIA Quadro เป็นต้น - ผู้เขียน

จุดเด่นสำคัญของชิปประมวลผลที่ใช้แสงเป็นตัวขับเคลื่อนนี้ เป็นลักษณะการขับเคลื่อนแบบ Passive หมายถึงกระบวนการประมวลผลที่เกิดขึ้นใช้พลังงานน้อยมาก เพราะเพียงแค่ให้แสงจากแหล่งกำเนิดเดินทางผ่านชิป ก็จะเกิดการประมวลผลตามคำสั่งที่ป้อนเข้าไปได้ในทันที ส่งผลให้ตัวชิปใช้พลังงานลดลงและความร้อนในระหว่างการทำงานของชิปก็ลดลงด้วยเช่นกัน ในขณะที่การใช้การ์ดจอในการประมวลผลกลับสร้างความร้อนมากกว่า (หากคุณนึกไม่ออก ลองนึกถึงเหมืองขุดบิตคอยน์ที่มีการ์ดจอจำนวนมากทำงานตลอดเวลา จนต้องติดตั้งเครื่องปรับอากาศกันเลยทีเดียว)

นอกจากนี้ Lightelligence ยังนำเครื่อง PACE ไปเปรียบเทียบกับเครื่องประมวลผลของบริษัท Toshiba ซึ่งใช้ชิป FPGA ที่ออกแบบมาพิเศษในการจำลองโมเดลทางฟิสิกส์ สำหรับการเปรียบเทียบนี้จะใช้การประมวลผลโมเดลการเปลี่ยนวัฏภาค (Phase transition) ของสสารตามกฎเทอร์โมไดนามิกส์ เรียกว่า โมเดล Ising ปรากฏว่าเครื่อง PACE คำนวณได้เร็วกว่าถึง 25 เท่าเลยทีเดียว

ทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของชิปที่ใช้แสงในการขับเคลื่อน อีกทั้งยังช่วยลดระยะเวลาในการแก้ปัญหาโจทย์ทางคณิตศาสตร์, วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรม ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการทำงานวิจัยต่าง ๆ ส่วนการนำไปใช้นั้นทาง Lightelligence คาดว่าจะเริ่มจำหน่ายเครื่อง PACE ชุดแรกในปี 2022 ให้กับท่าอากาศยานต่าง ๆ เพื่อประโยชน์การประมวลผล AI ด้านการบิน ก่อนที่จะวางจำหน่ายในงานด้าน AI ที่กว้างขวางขึ้นในปี 2023

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Tom's Hardware