Công nghệ mới giúp máy tính nhanh hơn gấp 1000 lần

Các nhà khoa học tại IBM vừa công bố kết quả nghiên cứu đáng chú ý, sử dụng những xung ánh sáng quang học để tăng tốc truyền dữ liệu giữa các con chip trong hệ thống máy tính. Công nghệ này được kỳ vọng giúp hiệu suất xử lý của các siêu máy tính hiện nay tăng tới 1.000 lần so với tốc độ đang đạt được. Nếu triển khai thành công, bước tiến ấy có thể thay đổi đáng kể cách những cỗ máy tính mạnh nhất thế giới xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ. Theo CNet, công nghệ mới mang tên CMOS Integrated Silicon Nanophotonics, tích hợp các môđun quang học cùng linh kiện điện tử trên một miếng silicon duy nhất. Thiết kế này cho phép tín hiệu điện tử được chuyển đổi thành các xung ánh sáng, sau đó truyền thông tin nhanh hơn giữa nhiều con chip. Cách tiếp cận ấy mở ra khả năng thay thế một phần phương thức liên lạc truyền thống, vốn vẫn phụ thuộc đáng kể vào tín hiệu điện. Will Green, nhà nghiên cứu khoa học lượng tử ánh sáng tại IBM, nhận định công nghệ này có thể tạo ra những tiến bộ lớn trong việc nâng cao sức mạnh cho các siêu máy tính. Phát biểu của ông nhấn mạnh tiềm năng xây dựng những hệ thống có năng lực tính toán mạnh hơn nhiều, thay vì chỉ cải thiện từng bộ phận riêng lẻ. Điểm đáng chú ý nằm ở việc tốc độ truyền dữ liệu giữa các chip thường trở thành yếu tố giới hạn hiệu suất tổng thể của máy tính. Các siêu máy tính nhanh nhất thế giới hiện mới đạt khoảng 2 petaflop, tương đương 2 nghìn tỷ phép tính mỗi giây trong những điều kiện vận hành tương ứng. Với công nghệ quang học tích hợp mới, con số này được dự báo có thể tăng lên tới một triệu nghìn tỷ phép tính mỗi giây. Khoảng cách khổng lồ giữa hai mức hiệu năng cho thấy ánh sáng có thể tạo ảnh hưởng rất lớn đối với tương lai điện toán hiệu năng cao. Sức mạnh xử lý tăng lên sẽ đặc biệt hữu ích với những bài toán cần phân tích lượng dữ liệu cực lớn, vốn thường đòi hỏi siêu máy tính hoạt động liên tục trong thời gian dài. Các phòng nghiên cứu có thể rút ngắn thời gian thực hiện những phép tính phức tạp, qua đó đẩy nhanh tiến độ của nhiều công trình khoa học. Tuy nhiên, bài viết chỉ cho biết tiềm năng của công nghệ, chưa khẳng định hệ thống đạt mức hiệu năng mới đã được triển khai rộng rãi. Một lợi ích khác đến từ khả năng thay thế những cuộn dây đồng đang được sử dụng phổ biến để truyền dữ liệu giữa các con chip trong máy tính. So với tín hiệu điện chạy qua dây dẫn, ánh sáng quang học có thể truyền dữ liệu nhanh hơn trên khoảng cách từ vài centimet tới vài dặm. Phương thức này đồng thời tiêu thụ ít năng lượng hơn, yếu tố ngày càng quan trọng khi số lượng chip và nhu cầu tính toán liên tục gia tăng. CMOS Integrated Silicon Nanophotonics vì vậy không chỉ tập trung vào tốc độ truyền tín hiệu, mà còn hướng tới cách tích hợp quang học và điện tử gọn gàng trên nền silicon. Việc đưa các môđun vào cùng một miếng vật liệu có thể giúp hệ thống trao đổi dữ liệu hiệu quả hơn giữa những thành phần xử lý. Dù vậy, các thông tin được cung cấp chưa nêu chi tiết về thời điểm thương mại hóa, chi phí sản xuất hoặc những thách thức kỹ thuật còn lại. Nếu công bố của IBM trở thành hiện thực, ngành máy tính sẽ đứng trước một bước ngoặt quan trọng, khi đường truyền dữ liệu không còn là điểm nghẽn lớn như hiện nay. Tốc độ xử lý được nâng lên có thể hỗ trợ nhanh hơn cho nghiên cứu khoa học, từ các phép tính phức tạp đến những dự án cần xử lý dữ liệu quy mô lớn. Công nghệ sử dụng ánh sáng này vì thế được xem là hướng phát triển đầy triển vọng, dù hiệu quả thực tế vẫn cần được kiểm chứng qua các hệ thống vận hành cụ thể.