Siêu máy tính AI – Nền tảng của cuộc cách mạng trí tuệ nhân tạo

Các ứng dụng AI thông minh vượt trội đang tạo ra một cơn sốt công nghệ, mang đến nhiều tiện ích nổi bật cho người sử dụng. Đằng sau sự nhanh nhạy của các ứng dụng này chính là những siêu máy tính với khả năng tính toán khổng lồ, không ngừng được nâng cấp để huấn luyện nên những mô hình AI ngày càng tinh vi. Đặc biệt, sự ra đời của AI supercomputer - các siêu máy tính AI chuyên dụng đã đánh dấu một bước tiến mới trong cuộc cách mạng công nghệ này.

1. Tại sao siêu máy tính AI là yếu tố không thể thiếu trong kỷ nguyên số?

Trí tuệ nhân tạo đang dần trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại, từ những tác vụ đơn giản hàng ngày cho đến những công việc đòi hỏi sự phức tạp cao. Cùng với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, các mô hình AI trở nên tinh vi hơn, đòi hỏi sức mạnh tính toán khổng lồ để đáp ứng nhu cầu xử lý thông tin ngày càng lớn.

Một trong những bước tiến đáng chú ý gần đây trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo là sự ra đời của các mô hình nền tảng (foundation models). Đây là những mô hình được huấn luyện trên lượng dữ liệu khổng lồ, có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau chỉ với một vài sự điều chỉnh. Tuy nhiên, những mô hình này thường có quy mô rất lớn, thậm chí vượt quá hàng tỷ tham số.

Để đào tạo được những mô hình này, chúng ta cần siêu máy tính - supercomputer, một hệ thống bao gồm nhiều phần tử tính toán mạnh mẽ làm việc cùng nhau để giải quyết các bài toán phức tạp với hiệu suất cao.

Siêu máy tính truyền thống được cấu tạo từ các thành phần phần cứng chuyên dụng như các cụm GPU, hệ thống mạng hiệu suất cao (như InfiniBand, Omnipath và Slingshot) và một vài thành phần khác. Tuy nhiên, siêu máy tính truyền thống chủ yếu được thiết kế để giải quyết các bài toán mô phỏng và mô hình hóa phức tạp, và không đáp ứng các yêu cầu đặc thù của trí tuệ nhân tạo.

Mặc dù các siêu máy tính được thiết kế theo kiến trúc truyền thống vẫn có thể đáp ứng được nhu cầu của AI, (chẳng hạn như siêu máy tính của OpenAI vẫn được xây dựng theo kiến trúc truyền thống này), nhưng những hạn chế về chi phí và tính linh hoạt của thiết kế này đang ngày một trở nên rõ ràng. Điều này đặt ra câu hỏi:“Nếu chỉ tập trung vào AI quy mô lớn, chúng ta nên thiết kế hệ thống như thế nào?”

Câu trả lời chính là siêu máy tính AI (AI supercomputer), với kiến trúc linh hoạt cho phép mở rộng quy mô dễ dàng và triển khai cơ sở hạ tầng tương tự, siêu máy tính AI tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các ứng dụng AI tiên tiến nhất.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của siêu máy tính AI

Siêu máy tính AI là những cỗ máy được cấu tạo từ hàng trăm nghìn bộ xử lý (GPU), một mạng chuyên dụng và dung lượng lưu trữ khổng lồ. Để tối ưu hoá khả năng tính toán, siêu máy tính AI chia nhỏ khối lượng lớn công việc thành nhiều phần việc và giao cho các bộ xử lý riêng biệt. Các bộ xử lý liên tục trao đổi thông tin với nhau, truyền thông tin đi theo nhiều hướng khác nhau và tạo thành một mạng lưới liên kết chặt chẽ giữa các bộ xử lý. Nhờ đó, khối lượng công việc được phân chia và xử lý một cách linh hoạt, giúp tăng tốc độ tính toán đáng kể.

Với cấu trúc mạch điện tử cực nhỏ và mật độ tích hợp cao, các siêu máy tính AI sở hữu tốc độ xử lý ấn tượng. Tuy nhiên, chính cấu trúc này cũng khiến chúng dễ bị quá nhiệt do hệ thống tản nhiệt chưa kịp đáp ứng nhu cầu tiêu thụ năng lượng khổng lồ của chip. Sở hữu hàng trăm nghìn nút đa lõi hoạt động cùng lúc, siêu máy tính cần một hệ thống làm mát khổng lồ. Để giảm nhiệt độ, các mạch điện tử của siêu máy tính sử dụng dây dẫn bằng đồng vì chúng có khả năng truyền năng lượng với mật độ công suất cao. Bên cạnh đó, hệ thống cũng sử dụng không khí cưỡng bức (forced air) và chất làm lạnh (refrigerants) để tăng cường quá trình tản nhiệt, đảm bảo hoạt động ổn định của máy.

3. Các yếu tố tạo nên sức mạnh tính toán vượt trội của siêu máy tính AI

Với sức mạnh tính toán phi thường, siêu máy tính AI có thể giải quyết những bài toán phức tạp nhất trong thời gian ngắn. Vậy những yếu tố nào đã góp phần tạo nên khả năng đáng kinh ngạc này của siêu máy tính AI?

• Nút xử lý chuyên biệt

Siêu máy tính AI được thiết kế để thực hiện các phép tính phức tạp với tốc độ nhanh chóng. Để đạt được điều này, chúng được trang bị hàng nghìn CPU, còn được gọi là các nút xử lý (nodes), mỗi CPU này bao gồm từ 10 đến 12 lõi, cung cấp khả năng xử lý đồng thời lượng thông tin lớn.

Với hàng nghìn nút xử lý, mỗi nút chứa hàng chục lõi, tổng số lõi xử lý trong một siêu máy tính có thể lên đến hàng chục nghìn. Điều này có nghĩa là siêu máy tính có thể thực hiện hàng nghìn tỷ phép tính mỗi giây. Để hình dung rõ hơn, hãy tưởng tượng một siêu máy tính có 1.000 nút xử lý, mỗi nút có 12 lõi. Khi đó, siêu máy tính này sẽ có tổng cộng 12.000 lõi làm việc cùng lúc, mang đến sức mạnh tính toán khổng lồ.

• Mạch điện kết cấu đặc biệt

Siêu máy tính AI sở hữu những mạch điện được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu suất tính toán. Không giống như các máy tính thông thường, các mạch điện trong siêu máy tính có kích thước cực nhỏ với mật độ cao. Các kết nối dây trong những mạch điện cũng được thu nhỏ và tăng số lượng đáng kể, giúp giảm thiểu độ trễ và tăng tốc độ truyền tín hiệu. Nhờ những cải tiến này, các mạch điện trong siêu máy tính có thể giúp xử lý lượng thông tin khổng lồ và thực hiện các phép toán phức tạp một cách nhanh chóng và chính xác.

• Khả năng xử lý song song

Khả năng xử lý song song là một trong những điểm mạnh nổi bật của siêu máy tính AI. Thay vì thực hiện các tác vụ tuần tự, siêu máy tính có thể chia nhỏ một công việc lớn thành nhiều nhiệm vụ nhỏ hơn và giao cho hàng nghìn bộ xử lý cùng thực hiện. Điều này giúp rút ngắn đáng kể thời gian xử lý, khiến thời gian thực hiện công việc giảm còn vài mili giây. Nhờ đó, các doanh nghiệp có thể đào tạo các mô hình AI lớn hơn, phức tạp hơn và chính xác hơn, giúp tối ưu hóa quy trình làm việc, tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả sản xuất.

4. FPT AI Factory - Hệ thống siêu máy tính AI hàng đầu Việt Nam

Là một trong những tập đoàn công nghệ hàng đầu trong nước, FPT đã tiên phong xây dựng nhà máy trí tuệ nhân tạo - AI Factory tại Việt Nam. Đây là hệ thống các siêu máy tính AI sử dụng bộ xử lý đồ họa mạnh nhất thế giới GPU NVIDIA H100. Với hạ tầng mạnh mẽ và các nền tảng thông minh, FPT AI Factory hỗ trợ doanh nghiệp Việt phát triển AI toàn trình từ xây dựng, đào tạo, tinh chỉnh và triển khai các giải pháp AI tiên tiến. Bên cạnh đó, FPT cũng đang phát triển AI Factory tại Nhật Bản với dòng GPU NVIDIA H200.

Không chỉ giúp các doanh nghiệp phát triển những ứng dụng AI thông minh, tiên tiến bậc nhất, FPT AI Factory còn có ý nghĩa quan trọng trong hành trình hiện thực hóa chủ quyền công nghệ, góp phần giúp quốc gia độc lập trong việc triển khai và quản lý công nghệ trí tuệ nhân tạo, đảm bảo an toàn an ninh quốc gia.

Trải nghiệm bộ công cụ toàn diện của FPT AI Factory với mức giá siêu ưu đãi tại ĐÂY

Tóm lại, siêu máy tính AI không chỉ là nền tảng hạ tầng mạnh mẽ giúp doanh nghiệp chuẩn bị sẵn sàng cho việc triển khai và mở rộng các ứng dụng AI tiên tiến mà còn là yếu tố then chốt thúc đẩy AI có chủ quyền.