Німецькі вчені пропонують радикально новий підхід до створення мікрочипів — вони намагаються змусити електроніку працювати так само ефективно, як людський мозок. Дослідники з Технічного університету Ільменау (TU Ilmenau) оголосили про розробку надшвидких і надзвичайно енергоощадних мікросхем у межах проєкту neuroNODE. Його мета — різко скоротити енергоспоживання сучасних обчислювальних систем.
Чипи, що «мислять імпульсами»
Замість постійного електричного струму, який використовують класичні кремнієві процесори, нові компоненти працюють за принципом коротких електричних імпульсів. Саме так інформація передається нервовими шляхами в людському організмі. Такий підхід дозволяє уникнути марних витрат енергії, адже струм з’являється лише в момент обробки сигналу.
За словами керівника проєкту Ганнеса Тепфера, у разі впровадження цієї технології в дата-центрах споживання електроенергії можна буде скоротити щонайменше вдвічі без втрати обчислювальної потужності. А з подальшим удосконаленням ефект може бути ще відчутнішим.
Обчислювальна криза наближається
Потреба в таких рішеннях стрімко зростає. Світовий обсяг даних вибухово збільшується через смартфони, хмарні сервіси, стримінг і особливо — штучний інтелект. Навчання великих мовних моделей споживає колосальні обсяги електроенергії. Наприклад, тренування однієї з версій ChatGPT, за оцінками, вимагало близько 50 мільйонів кіловат-годин — цього вистачило б для живлення понад 10 тисяч домогосподарств протягом року.
У США споживання електроенергії IT-сектором за останні вісім років подвоїлося, і дослідники прогнозують, що вже до 2028 року понад половину енергії дата-центрів поглинатимуть саме AI-системи. Традиційні чипи, які споживають струм навіть у режимі простою, стають серйозним гальмом для подальшого розвитку цифрової інфраструктури.
Натхнення людським мозком і квантовим майбутнім
Рішенням мають стати надпровідні електронні схеми, розробку яких команда TU Ilmenau планує розпочати з початку наступного року. Ідея таких схем бере початок ще з робіт Джона фон Неймана у 1950-х роках. Вони використовують квантові ефекти та передають інформацію надкороткими імпульсами напруги.
Перевага такого підходу очевидна: людський мозок виконує надскладні завдання, споживаючи всього близько 20 ватів енергії — показник, недосяжний для сучасних комп’ютерів. Перенесення цього принципу в мікроелектроніку може змінити правила гри.
Крім того, ці розробки вважаються критично важливими для майбутніх квантових комп’ютерів. Без подібних компонентів, здатних з’єднувати велику кількість квантових бітів без взаємних завад, керування квантовими системами стане практично неможливим.
Погляд у 2035 рік
Технологічні аналітики вже зараз прогнозують, що приблизно з 2035 року оптичні надпровідні електронні модулі стануть не просто бажаними, а необхідними. Якщо німецьким ученим вдасться реалізувати задумане, їхні «мозкоподібні» чипи можуть стати фундаментом нової, значно більш стійкої та енергоефективної цифрової епохи.