Việc ứng dụng công nghệ kết hợp với cơ thể con người đã và đang trở nên ngày càng phát triển rộng rãi hiện nay. Bên cạnh việc nhận diện vân tay, khuôn mặt, giọng nói thì mới đây, Samsung đã bắt tay với các nhà khoa học đến từ Đại học Harvard để nghiên cứu một dự án công nghệ mới liên quan đến não người. Công ty này tham vọng ứng dụng não người để đưa vào các chip điện tử của mình, từ đó tạo ra một kỷ nguyên mới trong ngành công nghệ chip hiện nay. Hãy cùng tìm hiểu xem công nghệ này sẽ được hãng ứng dụng như thế nào qua bài viết dưới đây.
Sao chép hệ thống dây thần kinh não bộ lên chip điện tử
Samsung vừa chia sẻ góc nhìn mới về khả năng hiện thực hóa chip thần kinh bắt chước não người. Phát hành dưới dạng luận văn quan điểm (Perspective paper). Tài liệu cho thấy tầm nhìn của các kỹ sư và học giả về công nghệ bán dẫn tiên tiến.
Mang tên Điện tử thần kinh dựa trên sao chép não bộ – Neuromorphic electronics based on copying and pasting the brain. Tài liệu là nghiên cứu khoa học của những nhân vật hàng đầu từ Samsung và Đại học Harvard.
Danh sách tác giả bao gồm Giáo sư, thành viên Viện Công nghệ Tiên tiến Samsung (SAIT) Donhee Ham, Giáo sư Đại học Harvard Hongkun Park, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành Samsung SDS, cựu Giám đốc SAIT Sungwoo Hwang, Phó chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành Samsung Electronics Kinam Kim.
Theo Samsung, bản chất của tài liệu này được tóm gọn bằng hai từ “copy” (sao chép) và “paste” (dán). Để sao chép hệ thống dây thần kinh của não bộ, luận văn gợi ý sử dụng một mảng điện cực nano đột phá do Giáo sư Ham và Giáo sư Park phát triển. Hệ thống sau đó được dán lên một mạng lưới mật độ cao ba chiều của bộ nhớ bán dẫn.
Thông qua cách tiếp cận copy-paste, các tác giả hình dung một chip nhớ có đặc điểm tính toán độc nhất của não người. Như sử dụng năng lượng thấp, học hỏi dễ dàng, thích ứng với môi trường. Thậm chí chip còn có khả năng tự chủ và nhận thức. Đây là yếu tố giúp nó vượt quá tầm với của công nghệ hiện tại.
Điện toán thần kinh
Về bản chất, bộ não người được tạo thành từ một lượng lớn các neuron thần kinh. Chúng kết nối với nhau bằng hệ thống dây thần kinh để thực hiện các chức năng. Nắm bắt được kiến thức về hệ thống sẽ là chìa khóa để con người thiết kế ngược bộ não.
Được đưa ra vào những năm 1980, mục tiêu ban đầu của điện toán thần kinh (neuromorphic) là bắt chước cấu trúc và chức năng của hệ thống neuron thần kinh trên một con chip silicon. Tuy nhiên công việc ngay lập tức vấp phải khó khăn. Đến nay, cách các neuron thần kinh được nối lại, cùng nhau hoạt động vẫn còn là một dấu hỏi.
Do đó, mục tiêu của điện toán thần kinh đã được hạ thấp. Mục tiêu thiết kế con chip “lấy cảm hứng” từ não bộ thay vì bắt chước một cách cứng nhắc.
Tài liệu của Samsung đề xuất tìm về mục tiêu ban đầu của điện toán thần kinh. Đó là mô phỏng ngược não bộ. Mảng điện cực nano có thể xâm nhập hiệu quả vào một lượng lớn các neuron thần kinh. Sau đó ghi chép lại tín hiệu điện của chúng với độ nhạy cao. Các bản ghi chép nội bào khổng lồ này cho biết hệ thống dây thần kinh, vị trí các neuron thần kinh kết nối với nhau và độ bền của các kết nối này. Từ bản ghi chép, một hệ thống thần kinh có thể được trích xuất hoặc “copy” lại.
Hệ thống sau đó có thể được “paste” vào mạng lưới các bộ nhớ điện tĩnh. Ví dụ như các bộ nhớ flash thương mại (ổ SSD) hoặc các bộ nhớ RRAM (RAM có điện trở). Độ dẫn mỗi bộ nhớ được lập trình nhằm thể hiện độ bền của kết nối neuron trong hệ thống.
Dán neuron thần kinh vào mạng lưới bộ nhớ
Tài liệu còn đề xuất phương pháp dán nhanh hệ thống neuron thần kinh vào mạng lưới bộ nhớ. Khi được điều khiển bởi tín hiệu đã ghi chép lại từ nội bào, mạng lưới các bộ nhớ điện tĩnh đặc biệt có thể học và thể hiện hệ thống neuron thần kinh. Sơ đồ này sẽ tải trực tiếp hệ thống của não lên chip nhớ.
Bộ não con người ước tính có khoảng 100 tỷ neuron thần kinh. Thêm nữa khoảng một nghìn lần kết nối thần kinh khác. Vậy nên chip thần kinh cuối cùng sẽ cần tới 100.000 tỷ bộ nhớ. Tích hợp lượng lớn bộ nhớ trên một con chip khả thi khi sử dụng bộ nhớ 3D tích hợp. Đây là công nghệ mở ra kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp chip nhớ mà Samsung có ưu thế.
Tận dụng kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất chip, Samsung tiếp tục nghiên cứu điện toán thần kinh. Qua đó xây dựng vị thế trong lĩnh vực chất bán dẫn AI thế hệ tiếp theo.
“Tầm nhìn mà chúng tôi đặt ra rất tham vọng. Tuy nhiên cố gắng vì mục tiêu quả cảm như vậy sẽ thúc đẩy ranh giới của cả trí thông minh máy móc, khoa học thần kinh và công nghệ bán dẫn”, Giáo sư Ham nói.
Trước đó, Samsung tiếp tục duy trì ngôi vị đứng đầu về cung cấp chất bán dẫn trong quý 3/2021. Samsung đạt được điều này nhờ mức tăng ấn tượng 10% chỉ trong một quý. Ngoài ra còn vì sự trì trệ trong hiệu suất bán dẫn của Intel. Chìa khóa chiến thắng của Samsung là doanh số bán hàng tăng 19% do nhu cầu về RAM. Đồng thời nhu cầu về bộ nhớ trong ngày càng tăng. Cùng với nhu cầu, giá mô-đun bộ nhớ cũng tăng. Điều này có ảnh hưởng tích cực đến kết quả tài chính của Samsung.
Lời kết
Cho đến thời điểm hiện tại, nghiên cứu của Samsung vẫn còn một chặng đường dài để đến được đích cuối cùng. Tuy nhiên nếu thành công, đây có thể sẽ là tương lai của ngành công nghệ bán dẫn và trí tuệ nhân tạo trong tương lai. Hãy cùng chờ đón xem liệu rằng ông lớn công nghệ xứ sở kim chi có thành công với nghiên cứu này của mình hay không nhé!
