Đại gia Internet hôm 18/5 đã thực sự gây sốc cho giới công nghệ khi tiết lộ chip TPUcó khả năng chạy thứ được coi là tương lai của đế chế trực tuyến: trí tuệ nhân tạo (artificial intelligence – AI).
Bằng việc thiết kế chip của riêng mình, Google đã tiến thêm một bước trên con đường vốn đã làm thay đổi sâu sắc ngành công nghệ. Trong thập niên qua, Google đã thiết kế mọi phần cứng mới cho những trung tâm dữ liệu khổng lồ vốn là nền tảng của các dịch vụ trực tuyến của họ như máy chủ, hệ thống tăng tốc mạng và những thứ khác.
Khi tạo ra những dịch vụ với quy mô và tầm cỡ chưa từng có, Google cần phải có những phần cứng hiệu quả hơn để chạy các dịch vụ này. Trong những năm qua, nhiều nhà khổng lồ Internet khác cũng đã đi theo mô hình này, buộc thị trường phần cứng toàn cầu phải có những chuyển biến mạnh mẽ.
Với chip mới, Google cũng nhắm vào mục đích như vậy: hiệu năng đột phá. Để nâng AI lên tầm cao mới, công ty cần có những chip có thể làm nhiều việc hơn, trong thời gian nhanh hơn và ít tốn điện hơn. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chip này sẽ vượt xa đế chế Google. Nó đe dọa tương lai của những nhà sản xuất chip thương mại như Intel và nVidia - đặc biệt khi bạn xem xét tầm nhìn tương lai của Google.
Theo Urs Holzle, người chịu trách nhiệm chính về mạng lưới trung tâm dữ liệu toàn cầu, nền tảng của đế chế Google, thì chip mới này mới chỉ là cái đầu tiên trong nhiều thứ khác.
 |
| Hiệu năng của chip TPU. |
Cần khẳng định, Google sẽ không bán chip của mình cho các công ty khác. Họ không cạnh tranh trực tiếp với Intel hay nVidia. Nhưng với những trung tâm dữ liệu khổng lồ của mình, Google cho đến nay là khách hàng tiềm năng lớn nhất của cả hai công ty này.
Trong khi đó, tuy ngày càng nhiều doanh nghiệp chấp nhận dịch vụ điện toán mây của Google, và họ sẽ mua ngày càng ít máy chủ (cũng có nghĩa là chíp) bên ngoài. Điều này có nghĩa Google cũng giành bớt thị phần chip trong tương lai.
Thật sự, Google công bố chip mới như một cách để thúc đẩy các dịch vụ đám mây cho phép các doanh nghiệp và nhà phát triển phải khai thác cỗ máy AI của họ và xây dựng chúng vào những ứng dụng của mình. Khi Google bán cho khách hàng dịch vụ dựa trên sức mạnh AI của mình, công ty quảng bá rằng họ có phần cứng tốt nhất để chạy hệ thống AI, phần cứng mà không ai khác có được.
Google cần tốc độ
Chip mới của Google được gọi là Tensor Processing Unit hay TPU. Sở dĩ có tên này vì nó giúp vận hành TensorFlow, một cơ cấu phần mềm làm động lực cho mạng nơ-ron sâu (deep neural network) của Google. Đây là mạng lưới phần cứng và phần mềm có khả năng học được những tác vụ cụ thể nhờ phân tích khối lượng dữ liệu khổng lồ. Những công ty công nghệ khác thường chạy mạng nơ-ron của mình bằng bộ xử lý đồ họa, tức GPU, loại chíp vốn được thiết kế để dựng hình ảnh cho trò chơi và các ứng dụng nặng về đồ họa khác.
Loại chip này rất thích hợp để chạy những loại tính toán cần mạng nơ-ron sâu. Tuy nhiên, Google cho rằng họ thiết kế loại chip thậm chí còn hiệu quả hơn GPU.
Theo Google, TPU được thiết kế chuyên cho khả năng học máy (machine learning) nên nó chỉ cần ít transitor hơn để chạy mỗi lệnh. Điều đó có nghĩa là có thể nén nhiều lệnh hơn vào chip này trên mỗi giây.
Hiện thời, Google dùng cả TPU và GPU để chạy mạng nơ-ron của mình.
 |
| Chip Google TPU. |
Holzle không mô tả chi tiết cách Google sử dụng TPU, nhưng cho biết sẽ dùng khả năng tính toán này để nhận biết giọng nói trên điện thoại Android. Google cũng sẽ phát hành tài liệu mô tả những lợi ích của chip mới, và tiếp tục thiết kế những chip mới để xử lý học máy theo những cách khác. Có vẻ như cuối cùng sẽ loại trừ GPU vì nó không được thiết kế để học máy.
Đó là những điều mà nVidia không muốn. Là nhà cung cấp GPU chủ yếu trên thế giới, nVidia hiện đang mở rộng kinh doanh sang lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Như Holzle đã chỉ ra là GPU mới nhất của nVidia được thiết kế có chế độ chuyên cho máy học. Nhưng rõ ràng là Google muốn những thay đổi phải nhanh hơn, nhanh hơn nhiều.
Chip thông minh nhất
Trong khi đó, những công ty khác mà chủ yếu là Microsoft đang khai thác dòng chip khác. Chip lập trình được - FPGA (field-programmable gate array), cho phép lập trình lại để thực hiện những tác vụ chuyên biệt. Microsoft đã thử nghiệm FPGA về máy học và Intel cũng đã nhìn thấy triển vọng của thị trường này nên gần đây đã mua lại một công ty chuyên phát triển FPGA.
Vài nhà phân tích cho rằng đó là con đường đi thông minh nhất. Theo các chuyên gia, FPGA mang lại khả năng linh hoạt hơn rất nhiều. Người ta cũng tự hỏi là liệu TPU mới của Google có đáng để bỏ công khi phải mất ít nhất là 6 tháng để chế tạo – một khoảng thời gian dài trong một thị trường cạnh tranh khốc liệt giữa những công ty Internet lớn nhất.
Google không cần tính linh hoạt đó. Trên hết thảy, họ cần tốc độ. Khi được hỏi tại sao Google chế tạo chip riêng từ đầu thay vì dùng FPGA, Holzle đáp: “chỉ vì nó nhanh hơn nhiều”.
Mảng kinh doanh cốt lõi
Holzle cũng nói rõ là chip của Google sẽ không thay thế CPU vốn được mệnh danh trái tim của mỗi máy chủ.
Nhà khổng lồ về tìm kiếm này vẫn cần chúng để chạy hàng chục ngàn máy tính trong các trung tâm dữ liệu của mình, và CPU vẫn sẽ là ngành kinh doanh chính của Intel. Tuy nhiên, nếu Google muốn thiết kế chip của riêng mình chỉ cho AI, thì câu hỏi đặt ra là liệu họ sẽ còn đi xa hơn để thiết kế CPU cho riêng mình.
Holzle về cơ bản đã "hạ thấp"khả năng này khi nói rằng Google chỉ muốn giải những bài toán chưa được giải, trong khi đó CPU là một ngành công nghiệp đã trưởng thành.
Tuy nhiên, theo ông này thì Google cần có sự cạnh tranh lành mạnh trên thị trường chip, nghĩa là họ có thể mua từ nhiều người bán chứ không chỉ Intel, qua đó tạo ra sự cạnh tranh và Google có thể mua được CPU với giá rẻ hơn.
Đó cũng là lý do Google đang làm việc với tổ chức OpenPower Foundation vốn đang tìm cách cung cấp thiết kế chip mà bất kỳ ai cũng có thể dùng và chỉnh sửa.
Đó là một ý tưởng mạnh mẽ và là mối đe dọa lớn cho nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới Intel.
Theo IDC, Google mua khoảng 5% trong tổng số CPU máy chủ được bán ra trên phạm vi toàn cầu.
Tính trên một năm gần đây, Google mua khoảng 1,2 triệu chip mà hầu hết là từ Intel (năm 2012,Intel cho biết Google mua chip máy chủ từ Intel nhiều nhất, nếu như không tính 5 công ty khác mà tất cả đều là công ty bán máy chủ).
Dù kế hoạch về CPU là gì chăng nữa thì Google cũng sẽ tiếp tục khai thác chip chuyên cho máy học. Mất vài năm nữa chúng ta mới biết được điều gì sẽ thực sự xảy ra nhưng dù thế nào thì mạng nơ-ron cũng sẽ tiến hóa liên tục và tất cả nhà sản xuất chip đều phải trông chừng.