Các nhà nghiên cứu từ Đại học Bắc Kinh và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã phát triển thành công một dòng chip nhớ tiến trình 40nm có khả năng mô phỏng và tái dựng các cấu trúc nếp gấp phức tạp của não người theo thời gian thực trong vòng chưa đầy nửa giây. Đây được xem là bước tiến lịch sử giúp nâng cao hiệu quả chẩn đoán bệnh lý não bộ, tối ưu hóa giao diện não - máy tính (BCI) và hỗ trợ định vị phẫu thuật thần kinh.
Tốc độ xử lý vượt trội so với siêu hệ thống Nvidia A100
Kết quả thử nghiệm cho thấy con chip thế hệ mới đạt tốc độ xử lý nhanh hơn từ 50 đến 478 lần so với siêu hệ thống chạy bằng chip đồ họa cao cấp Nvidia A100. Sức mạnh vượt trội này đến từ kiến trúc tính toán trong bộ nhớ (computing-in-memory), cho phép lưu trữ và tính toán dữ liệu trên cùng một mảng vi mạch. Việc xóa bỏ khoảng cách vật lý giữa bộ nhớ và bộ xử lý đã triệt tiêu hoàn toàn điểm nghẽn của kiến trúc máy tính truyền thống, giúp giảm độ trễ xuống mức mili-giây và hạ thấp lượng điện năng tiêu thụ.
Biến lỗi phần cứng thành lợi thế kỹ thuật
Một điểm độc đáo của công trình được công bố trên tạp chí Science là việc các nhà khoa học đã biến hiện tượng "trôi điện dẫn" của bộ nhớ điện trở thay đổi pha thành một lợi thế kỹ thuật. Thay vì coi đây là khuyết tật phần cứng, họ tận dụng nó để thực hiện các tính toán động lực học thần kinh đầy chuẩn xác và tiết kiệm năng lượng. Sáng tạo này giải quyết triệt để bài toán chẩn đoán hình ảnh khi phần cứng thông thường bất lực trước khối lượng dữ liệu khổng lồ từ các nếp gấp chứa hàng tỷ neuron của não bộ.
Lộ trình y học tương lai và ứng dụng lâm sàng
Theo giáo sư Yang Yuchao, tác giả chính của nghiên cứu, bước đột phá này sẽ cung cấp nền tảng phần cứng vững chắc để hiện thực hóa các "phiên bản song sinh kỹ thuật số" của não người. Công nghệ hứa hẹn ứng dụng trực tiếp vào tầm soát sớm bệnh Alzheimer, can thiệp cá nhân hóa và định vị thần kinh ngay trong phòng mổ. Giới chuyên gia từ Trung tâm Nghiên cứu Juelich (Đức) đánh giá cao hiệu quả của phương thức tính toán tại chỗ, khẳng định nó mở ra chương mới cho y học lâm sàng, ngành robot và trí tuệ hiện thân tương lai.
Bằng cách giải quyết bài toán cốt lõi về độ trễ kiến trúc, giải pháp này mang lại hiệu quả ứng dụng tức thì cho các ca phẫu thuật cần thời gian chuẩn xác, đồng thời là tiền đề thúc đẩy sự ra đời của những thiết bị y tế thông minh thế hệ tiếp theo trên toàn cầu.
