با Cerebras CS-1 آشنا شوید: ابررایانه‌ای با تراشه ۱۰ هزار برابر سریعتر از GPU

شرکت «Cerebras Systems» به همراه آزمایشگاه ملی فناوری انرژی وزارت انرژی آمریکا اعلام کرده‌اند که سیستم CS-1 این کمپانی بیش از ۱۰ هزار برابر سریعتر از واحد پردازش گرافیکی (GPU) است.

این موضوع به معنای آن است که شبکه‌های عصبی هوش مصنوعی که در گذشته برای آموزش به چندین ماه زمان نیاز داشتند، با استفاده از سیستم جدید این کمپانی تنها در چندین دقیقه آموزش می‌بینند. Cerebras بزرگترین تراشه کامپیوتر در جهان به نام «WSE» را می‌سازد.

چیپ‌سازها معمولا یک ویفر از شمش سیلیکون به قطر ۳۰ سانتی‌متر را برش می‌دهند تا در کارخانه تولید تراشه، پردازش شود. پس از اتمام پردازش، ویفر به صدها تراشه جداگانه تقسیم می‌شود که می‌توانند در سخت افزارهای الکترونیکی مختلف مورد استفاده قرار بگیرند. با این حال Cerebras از این ویفر تنها یک تراشه غول پیکر می‌سازد.

هریک از قطعات این تراشه که با نام هسته شناخته می‌شود، به روش پیچیده‌ای با هسته‌های دیگر ارتباط برقرار می‌کند. این ارتباطات به گونه‌ای طراحی ‌شده‌اند تا تمام هسته‌ها با سرعت بالا کار کنند و ترانزیستورها با یکدیگر به عنوان یک قطعه واحد فعالیت کنند.

سیستم CS-1 از تراشه WSE با ابعاد ویفر استفاده می‌کند که دارای ۱.۲ تریلیون ترانزیستور است که از رشد بالای این صنعت خبر می‌دهد. اولین تراشه ۴۰۰۴ اینتل در سال ۱۹۷۱ دارای ۲۳۰۰ ترانزیستور بود و پردازشگر گرافیکی انویدیا A100 با ۸۰ گیگابایت حافظه که در ورک‌استیشن جدید آن قرار دارد، از ۵۴ میلیارد ترانزیستور بهره می‌برد.

سیستم CS-1 در مقایسه با هشتاد و دومین ابررایانه پرسرعت جهان یعنی «ژول»، ۲۰۰ برابر سریعتر است.

این کمپانی در ویفر سیلیکون خود از ۴۰۰ هزار هسته هوش مصنوعی استفاده کرده که این طراحی غیرمعمول انجام کارها را ساده‌تر می‌کند چرا که پردازنده و رم در فاصله نزدیکی از یکدیگر قرار می‌گیرند و برای برقراری ارتباط میان آن‌ها، پهنای باند زیادی وجود دارد.

سیستم CS-1 در کارهای دینامیک سیالات محاسباتی توانسته ابررایانه ژول را شکست دهد. این ابررایانه با هزینه ده‌ها میلیون دلاری ساخته شده و از ۸۴ هزار هسته CPU درون تعداد بالایی رک بهره می‌برد و همچنین ۴۵۰ کیلووات برق مصرف می‌کند. در دموی منتشر شده، این ابررایانه از ۱۶,۳۸۴ هسته خود استفاده کرد اما کامپیوتر Cerebras نسبت به آن ۲۰۰ برابر سریعتر بود.

هزینه ساخت سیستم CS-1 چندین میلیون دلار است و تنها ۲۰ کیلووات برق مصرف می‌کند. یک سیستم CS-1 تنها ۶۶ سانتی‌متر ارتفاع دارد و از WSE‌ بهره می‌برد.

وزارت انرژی آمریکا در سال ۲۰۱۹ از همکاری با این شرکت خبر داد و سیستم CS-1 در نوامبر ۲۰۱۹ معرفی شد. طبق اعلام Cerebras، چیپ WSE نسبت به قدرتمندترین GPU تا ۵۶ برابر بزرگتر است، ۵۴ برابر هسته‌های بیشتری دارد، به ۴۵۰ برابر مموری روی چیپ بیشتری مجهز شده و ۵,۷۸۸ برابر پهنای باند حافظه بیشتری دارد.

سیستم CS-1 در زمینه‌های مختلف از هوش مصنوعی گرفته تا کارهای محاسباتی سنگین، صد تا هزار برابر عملکرد بهتری نسبت به محصولات رقیب از خود نشان می‌دهد و به فضا و انرژی کمتری نیاز دارد. این کمپانی ۲۷۵ کارمند دارد و ۴۵۰ میلیون دلار سرمایه جذب کرده است.