เชื่อว่าใครที่ใช้งานคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ โน้ตบุ๊ก น่าจะทราบกันอย่างดีว่าการประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลของอุปกรณ์พวกนี้จะสร้างความร้อนปริมาณมหาศาล ซึ่งตามปกติแล้วความร้อนพวกนี้จะถูกระบายออกไปพร้อมกับระบบระบายความร้อนของตัวเครื่อง แต่เชื่อหรือไม่ว่านักวิทย์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้คิดค้นวิธีการใช้งานความร้อนส่วนเกินที่หลายคนอยากกำจัดนี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดได้
ทีมนักวิจัยจาก MIT ได้สร้างโมเดลต้นแบบของ ‘ส่วนประกอบการประมวลผลแบบแอนะล็อก’ ที่อาศัยความร้อนส่วนเกินจากการทำงานของระบบเป็นตัวนำพาข้อมูลและประมวลผล แทนการใช้กระแสไฟฟ้าในการส่งข้อมูลในชิปคอมพิวเตอร์ที่พวกเรารู้จัก โดยทีมนักวิจัยกล่าวว่าเทคโนโลยีตัวดังกล่าวจะเป็นตัวช่วยสำคัญที่จะปฏิวัติวงการ AI และ Data Centerในอนาคต
กลไกการทำงานของส่วนประกอบประมวลผลแบบแอนะล็อกตัวนี้จะอาศัย ‘อุณหภูมิ’ ในการเข้ารหัสข้อมูล และใช้การไหลของความร้อนผ่านโครงสร้างซิลิกอนขนาดเล็กจิ๋ว ที่มีการออกแบบ ‘รูพรุน’ และ ‘รูปทรง’ เป็นอย่างดีเพื่อบังคับทิศทางการไหลของความร้อนในการคำนวณทางคณิตศาสตร์แทน
ทีมนักวิจัย MIT เปิดเผยว่าโครงสร้างดังกล่าวสามารถใช้ความร้อนทำการคำนวณแบบ Matrix-Vector Multiplication ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของระบบ AI ที่เราใช้กันปัจจุบันรวมถึงโมเดลภาษาขนาดใหญ่อย่าง ChatGPT โดยในการจำลองการทำงานพบว่าส่วนประกอบประมวลผลนี้มีความแม่นยำมากถึง 99%
ที่มา : https://mbernste.github.io/posts/matrix_vector_mult/
หลังจากนั้นผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณด้วยความร้อนจะถูกวัด และเปลี่ยนกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้ามาตรฐานผ่านเซนเซอร์บนชิป ทำให้ระบบใหม่นี้สามารถทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์ปัจจุบันได้ทันที แถมยังช่วยประหยัดพื้นที่บนตัวชิปเพราะไม่จำเป็นต้องติดตั้งเซนเซอร์วัดอุณหภูมิแยกส่วนจำนวนมหาศาลเหมือนแต่ก่อน
นอกจากนี้ โครงสร้างประมวลผลดังกล่าวยังทำงานแบบ ‘Passive’ หรือก็คือไม่ต้องพึ่งพาพลังงานไฟฟ้าจากภายนอกเลยแม้แต่นิดเดียว มันจึงสามารถตรวจจับจุดที่ร้อนจัดและจัดการทิศทางการไหลของความร้อนได้ทันทีเพื่อป้องกันชิปเสียหายจากความร้อนสะสม โดยทำหน้าที่เป็นทั้งหน่วยประมวลผลและระบบรักษาความปลอดภัยที่ทำงานได้ตลอดเวลาแม้ในขณะที่ไฟฟ้าดับ
อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยระบุว่าการจะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ประมวลผลโมเดลภาษาขนาดใหญ่ (LLM) ในระดับสเกลจริงนั้นยังคงมีความท้าทาย เพราะอาจต้องใช้โครงสร้างซิลิกอนจิ๋วเหล่านี้เชื่อมต่อประสานงานกันมากถึงหลักล้านชิ้นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการ
ทีมวิจัยคิดว่าเทคโนโลยีตัวนี้จะเข้าไปช่วยจัดการปัญหาความร้อนที่เกิดขึ้นในศูนย์ข้อมูล (Data Center) ที่จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้ามหาศาล และก่อให้เกิด ความร้อน สูงมาก โดยชิ้นส่วนประมวลผลนี้จะอาศัยความร้อนที่ได้จากระบบในการช่วยประมวลผล และคำนวณ ซึ่งทำให้เกิดคอมพิวเตอร์ที่สามารถประมวลผลพร้อม ๆ ไปกับการระบายความร้อน ที่จะช่วยให้การพัฒนา AI ยั่งยืนและประหยัดพลังงานมากขึ้นในอนาคต
