Trí tuệ nhân tạo lại một lần nữa chứng tỏ tiềm năng rất lớn của mình khi thiết kế ra một con chip có hiệu năng tốt hơn, nhưng các kỹ sư lại không hiểu được thiết kế đó.

Một trong những yếu tố quan trọng nhất trong cuộc sống của loài người hiện tại là những con chip máy tính. Những con chip này đóng vai trò thiết yếu cho việc điều khiển ô tô, vận hành những chiếc điện thoại thông minh hay máy tính bảng để anh em xử lý thông thi, cùng với rất nhiều chức năng khác như tìm kiếm đồ vật thất lạc. Chính vì thế, việc liên tục phát triển những vi xử lý thế hệ mới là một việc gần như bắt buộc.

Với sức mạnh và khả năng xử lý của mình, trí tuệ nhân tạo (AI) đang bắt đầu cách mạng hóa việc thiết kế chip máy tính, tạo ra những kết quả thường vượt qua khả năng của con người nhưng lại thách thức sự hiểu biết của chúng ta. Một ví dụ đáng chú ý là công trình của Kaushik Sengupta tại Đại học Princeton, nơi các mạng neuron tích chập (Convoluted Neural Network) được sử dụng để thiết kế chip không dây vượt trội hơn so với các thiết kế truyền thống. Thành tựu này làm nổi bật cả tiềm năng lẫn hạn chế của AI trong lĩnh vực kỹ thuật.

Cách trí tuệ nhân tạo thiết kế chip khác biệt

Thiết kế chip truyền thống bao gồm một quy trình tuần tự, từng bước, nơi các kỹ sư cẩn thận lắp ráp các mạch và thành phần để tín hiệu đi theo kết quả họ mong muốn. Phương pháp này bị giới hạn bởi trực giác và các mẫu thiết kế sẵn có của con người. Ngoài ra, với cách tiếp cận này, các kĩ sư đôi khi cần một thời gian rất dài mới có thể tích luỹ kinh nghiệm và tìm cách cải tiến những thiết kế đó.

Con người thường thiết kế chip theo quy trình tuần tự, tuyến tính

Ngược lại, các thuật toán máy tính không cần sử dụng các cấu trúc và cách suy nghĩ tuyến tính của con người. Thay vào đó, việc áp dụng thuật toán có thể tạo ra rất nhiều cách tiếp cận sáng tạo mới. Với trường hợp này, trí tuệ nhân tạo đã áp dụng triết lý thiết kế ngược, bắt đầu từ các đặc tính hiệu suất mong muốn và làm việc ngược lại để tạo ra các thiết kế không theo quy ước. CNN đặc biệt xuất sắc trong việc khám phá các mối quan hệ phức tạp, phi tuyến tính và có thể tạo ra các thiết kế “hỗn loạn” hoặc “không theo khuôn mẫu” mà vẫn mang lại hiệu suất vượt trội.

Ví dụ, các chip do AI thiết kế có thể tích hợp các cấu trúc điện từ phức tạp và các mô hình mạch bất thường mà con người khó có thể nghĩ đến. Những thiết kế này có thể tối ưu hóa việc tiêu thụ năng lượng, cải thiện hiệu suất không dây và thậm chí hoạt động trên dải tần rộng hơn so với chip truyền thống.

Tại sao con người khó hiểu các thiết kế do AI tạo ra?

Sự phức tạp của các thiết kế chip do AI tạo ra là rất lớn. Trí tuệ nhân tạo thể tạo ra thiết kế khả thi cho một con chip hiện đại với số lượng cấu hình vượt xa số lượng nguyên tử trong vũ trụ, khiến cho các kỹ sư khó có thể hiểu hết được. Không giống như các bố cục do con người tạo ra ưu tiên trật tự và dễ hiểu, các thiết kế của AI thường trông ngẫu nhiên hoặc phi logic nhưng lại đạt được hiệu năng vượt trội hơn hẳn.

Nhưng những con chip thiết kế bởi AI thường khó hiểu, dù có hiệu năng tốt hơn hẳn

Điều này dẫn đến quan ngại về khả năng sửa chữa và tính bền vững lâu dài của những thiết kế này. Trong trường hợp các kỹ sư không thể hiểu được các hoạt động của những con chip này, việc sửa chữa hoặc điều chỉnh chúng sẽ trở thành một vấn đề lớn. Nếu trường hợp này xảy ra, những con chip do AI thiết kế có thể chỉ được sử dụng một lần và điều này đặt ra dấu chấm hỏi về tính bền vững và tiết kiệm tài nguyên.

Lợi ích của trí tuệ nhân tạo trong thiết kế chip

Mặc dù có những thách thức nhất định, lợi ích của việc thiết kế chip bằng AI là rất lớn. Đầu tiên là về tốc độ thiết kế. Trí tuệ nhân tạo có thể giảm thời gian thiết kế từ vài tuần hoặc vài tháng xuống chỉ còn vài giờ. Ngoài ra, công cụ này có khả năng đổi mới rất lớn khi nó có thể khám phá ra các cách thức thiết kế “khác biệt”, mở ra những hướng đi mới mà con người chưa bao giờ nghĩ đến. Tuy khác biệt, nhưng hiệu năng mà những con chip do AI thiết kế thể hiện sự vượt trội hơn về việc tiêu thụ năng lượng, kích thước và chức năng. Cuối cùng, một lợi ích lớn nhất là các công cụ này có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình sáng tạo thông qua việc xử lý các tác vụ lặp đi lặp lại, cho phép kỹ sư tập trung vào việc đổi mới.

Hạn chế của AI và việc cần con người giám sát

Việc thiết kế chip bằng AI mang lại lợi ích lớn nhưng cũng cần giám sát của con người

Trên thực tế, trí tuệ nhân tạo cũng có những vấn đề nhất định. Vấn đề đầu tiên là “ảo giác” (hallucination) khi nó có thể tạo ra những thiết kế không thực tế, vốn không khả thi hoặc không hiệu quả trong thực tế. Vì thế, sự giám sát của con người vẫn rất cần thiết để xác thực và sửa lỗi cho những thiết kế này. Ngoài ra, các kỹ sư vẫn có thể lựa chọn những thiết kế hiệu quả nhưng dễ hiểu với con người để đảm bảo tính bền vững và lâu dài. Với cách tiếp cận này, Sengupta nhấn mạnh rằng mục tiêu không phải là thay thế kỹ sư mà là tăng cường năng suất của họ bằng cách chuyển giao những công việc nhàm chán cho công cụ AI. Khi đó, trí óc của con người được sử dụng tốt nhất để sáng tạo hoặc phát minh ra những điều mới mẻ.

Ý Nghĩa Rộng Hơn

Việc sử dụng AI trong thiết kế chip đại diện cho một sự thay đổi mô hình trong kỹ thuật. Nó thách thức những khái niệm truyền thống về thiết kế đồng thời mở ra khả năng phát triển công nghệ tiên tiến hơn trong các lĩnh vực không dây, hệ thống tự động và máy tính lượng tử. Tuy nhiên, nó cũng đặt ra những câu hỏi đạo đức và thực tiễn về tính minh bạch, khả năng sửa chữa và sự cân bằng giữa tự động hóa và kiểm soát của con người.