أشباه الموصلات تسرع ثورة الذكاء الاصطناعي

بقلم أجيت مانوتشا، وبوشكار أبتي، وميليسا جروبن شيمانسكي

قبل خمس سنوات، نشرت SEMI تقريرًا البند توقع أن الذكاء الاصطناعي (AI) سيغير كل شيء – وقد حدث بالفعل! لقد انتقل الذكاء الاصطناعي من المختبرات واستحوذ على الخيال الشعبي بقوة. لقد أصبح الآن موضوعًا ساخنًا للمناقشة في كل مكان، بدءًا من طاولات الطعام العائلية وقاعات مجالس الإدارة في الشركات وحتى أروقة الحكومة.

على الرغم من أن الأمر قد يبدو وكأنه ذروة دورة الضجيج للذكاء الاصطناعي، إلا أننا نعتقد أن التكنولوجيا قد بدأت للتو في فرض سيطرتها. تخيل لو تمكنا من التنبؤ بالمسار الدقيق للإعصار أو الإعصار في وقت مبكر بما يكفي لإبعاد الناس عن طريق الأذى. تخيل لو تمكنا من اكتشاف حرائق الغابات ومنعها وتجنب الدمار الذي تلحقه بالكوكب. تخيل لو تمكنا من إيقاف الوباء التالي في مساراته حتى لا يصيب العالم بالشلل لمدة ثلاث سنوات ويقتل ملايين الأشخاص مثل كوفيد-19. نعتقد أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يساعد في تحقيق مثل هذا المستقبل، وأكثر من ذلك.

بينما يراقب الجميع ويتعجبون من الذكاء الاصطناعي كما لو كانوا في سيارة سباق فائقة الشحن، فإن ما يتم تجاهله غالبًا هو محرك أشباه الموصلات الموجود أسفل غطاء المحرك. في حين أن مفهوم الذكاء الاصطناعي عمره نصف قرن، إلا أن تطور التكنولوجيا تسارع بسرعة خلال العقد الماضي، ويرجع ذلك أساسًا إلى التقدم المذهل في رقائق أشباه الموصلات. لماذا؟ تعمل خوارزميات الذكاء الاصطناعي من خلال معالجة كميات هائلة من البيانات وتدريبها على التعرف على الأنماط - على سبيل المثال، صورة أو سلسلة من الكلمات. لكن جودة الذكاء الاصطناعي لا تقل جودة عن البيانات التي يتم تغذيتها بها. ويعتمد ذلك بشكل حاسم على كمية ونوعية البيانات، ومدى سرعة معالجة هذه البيانات وتحليلها.

انطلاقًا من قانون مور والوتيرة الشرسة للابتكار، مكنت رقائق أشباه الموصلات من استشعار كمية غير مسبوقة من البيانات وتخزينها وتوصيلها ومعالجتها بسرعات مذهلة. يعمل هذا المحرك المعزز على تشغيل سيارة السباق المزودة بتقنية الذكاء الاصطناعي إلى سرعات أعلى.

تجتمع العديد من أنواع رقائق أشباه الموصلات معًا لتمكين الذكاء الاصطناعي. أجهزة إنترنت الأشياء (IoT)، التي يبلغ عددها الآن أكثر من 15 مليارًا، تستشعر البيانات من العالم المادي. عادةً ما تكون أجهزة إنترنت الأشياء مصدرًا لمجموعات كبيرة من البيانات التي يتم تغذيتها في خوارزميات الذكاء الاصطناعي، خاصة في التطبيقات الصناعية. وتقوم شرائح الاتصال ذات النطاق الترددي العالي بعد ذلك بنقل هذه البيانات إما لاسلكيًا عبر شبكات 5G/6G أو عبر كابلات الألياف الضوئية عالية السعة، بعروض نطاق تصل إلى 100 جيجابت في الثانية. تقوم أجهزة الذاكرة ذات الحالة الصلبة بتخزين هذه البيانات، مما يؤدي إلى ضغط غيغابايت من البيانات في شريحة أو حزمة واحدة. تقوم شرائح إدارة الطاقة بتوزيع وإدارة توصيل الطاقة بكفاءة إلى مليارات الأجهزة مع تحسين استهلاك الطاقة. وأخيرًا وليس آخرًا، تعمل شرائح المعالج على تشغيل خوارزميات الذكاء الاصطناعي من خلال تحليل هذه البيانات بسرعات تصل إلى 100 مليار تعليمات في الثانية!

غالبًا ما يتم اعتبار هذا التقدم أمرًا مفروغًا منه، لكن الأمر يستحق لحظة من التفكير لتقدير عدد لا يحصى من ابتكارات أشباه الموصلات التي جعلت هذا ممكنًا.

وقد أصبحت المحافظة على هذه الوتيرة السريعة للابتكار أمراً صعباً على نحو متزايد مع تباطؤ قانون مور وأصبح البحث والتطوير مكلفين للغاية. تنفق صناعة أشباه الموصلات ما يقرب من 17% من إيراداتها على البحث والتطوير ــ وربما أكثر من أي صناعة أخرى ــ أو مبلغ مذهل يصل إلى 100 مليار دولار سنويا. نحن نؤمن بأن الطريق إلى الأمام هو الابتكار الذكي. هل يمكننا استخدام الذكاء الاصطناعي لإنشاء دورة حميدة؟ هل يمكننا تسخير الذكاء الاصطناعي لتسريع تطوير تكنولوجيا أشباه الموصلات لبناء شرائح أفضل يمكنها تشغيل خوارزميات الذكاء الاصطناعي الأكثر قوة؟

للمساعدة في تحقيق ذلك، أطلقت SEMI موقعها مبادرة البيانات الذكية والذكاء الاصطناعي في عام 2018. أحد عناصر هذا الجهد هو مشروع إثبات المفهوم (POC) الذي يتم تنفيذه في جامعة كورنيل. بتمويل من مختبر أبحاث الجيش، أظهر المشروع نموذجًا للذكاء الاصطناعي يتنبأ بالميزات المنقوشة الدقيقة على الشريحة - كلما كانت الميزات أصغر وأكثر دقة، كلما كان أداء الشريحة أعلى. بالتوازي مع ذلك، قامت SEMI بتشكيل المجلس الاستشاري لصناعة البيانات الذكية والذكاء الاصطناعي (IAC) لتطوير أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا وتوجيه جهود إثبات المفهوم (POC). نحن الآن على وشك إطلاق المرحلة التالية من المشروع بهدف طموح يتمثل في إنشاء بيئة ابتكار افتراضية مع توائم رقمية للعمليات للمساعدة في دفع التقدم في أشباه الموصلات.

على حد علمنا، هذا هو أول مشروع إثبات مفهوم (POC) يشمل العديد من الشركات عبر النظام البيئي بأكمله جنبًا إلى جنب مع الأوساط الأكاديمية والحكومة. إن الجمع بين مثل هذه الكيانات المتنوعة يمثل تحديًا كبيرًا، ولكن هذه هي القوة الأساسية لشركة SEMI: تطوير مثل هذه المنصات للمساعدة في تطوير الصناعة من خلال شعار SEMI المتمثل في "التواصل والتعاون والابتكار".

إن المخاطر الاقتصادية مرتفعة. نظرًا لأن الذكاء الاصطناعي أصبح الآن منتشرًا في كل مكان، فإن التوقعات تشير إلى أنه يضيف عدة تريليونات من الدولارات عبر الصناعات ماكينزي وشركاه ويتوقع التحليل قيمة 4.4 تريليون دولار للذكاء الاصطناعي التوليدي وحده. إن صناعة أشباه الموصلات العالمية نفسها في طريقها لمضاعفة إيراداتها على مدى السنوات السبع المقبلة إلى تريليون دولار.

بدأ السوق في تقدير مساهمة شركات أشباه الموصلات. على سبيل المثال، أصبحت شركة Nvidia، الشركة المصنعة لوحدات المعالجة الرسومية (GPUs) المستخدمة على نطاق واسع لتشغيل خوارزميات الذكاء الاصطناعي، أول شركة شرائح تقدر قيمتها بأكثر من تريليون دولار أمريكي بإيرادات تبلغ 1 مليار دولار أمريكي، مما يجعل نسبة السعر إلى الأرباح مذهلة 27! في موازاة ذلك، يستمر دفع ريادة الأعمال لمتابعة حلول الأجهزة الجديدة الإبداعية في النمو بسرعة مع وجود مئات من الشركات الناشئة الممولة جيدًا في الساحة الآن.

ومع ذلك، فإن النمو المستمر على هذا المسار المبتكر لن يحدث بشكل آلي وسيتطلب اتخاذ إجراءات استباقية. تقود SEMI هذا الإجراء على وجه التحديد بما يتماشى مع دورها المحوري باعتبارها جمعية صناعة الإلكترونيات العالمية التي تمثل أكثر من 3,000 شركة حول العالم عبر سلسلة القيمة بأكملها. منذ نشر التنبؤ قبل خمس سنوات، سارت SEMI على الطريق الصحيح - بدءًا من إطلاق أربعة على مستوى الصناعة المبادرات الذكية لـ Data-AI، والتصنيع، والتنقل، وMedTech في عام 2018. فيما يلي بعض الأنشطة متعددة الأوجه التي تقودها SEMI لـ Data-AI:

• تشكيل مجتمع الصناعة، Smart Data-AI IAC الذي يمتد عبر النظام البيئي الكامل لأشباه الموصلات ويركز على تطوير أحدث ما توصلت إليه تقنية Data-AI.
• النهوض بتقاسم المعرفة على Data-AI من خلال العديد من المؤتمرات الفنية وورش العمل وSEMICONs العالمية.
• قيادة مشاريع إثبات المفهوم التي تجمع بين الصناعة والأوساط الأكاديمية والباحثين الحكوميين بطرق هادفة.
• ضمان الوصول إلى المواهب من خلال برنامج شامل لتنمية القوى العاملة لتنمية المواهب، مع التركيز بشكل خاص على المجتمعات المحرومة لتشجيع التنوع والمساواة والشمول.
• تدريب القوى العاملة الموجودة من خلال جامعة سيمي، والتي تقدم دورات تدريبية تركز على الذكاء الاصطناعي لمساعدة المتخصصين في أشباه الموصلات على التعرف بسرعة على تقنيات الذكاء الاصطناعي ودورات تدريبية تمهيدية في مجال أشباه الموصلات لمساعدة متخصصي Data-AI على فهم أساسيات التكنولوجيا.
• قيادة الاستدامة من خلال العديد من مشاريع البحث والتطوير في محفظة بقيمة 25 مليون دولار تديرها SEMI Technology Communities للبحث في التقنيات منخفضة الطاقة التي يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة بشكل كبير في المستقبل. عادةً ما تكون خوارزميات الذكاء الاصطناعي متعطشة للطاقة بسبب الكميات الهائلة من البيانات التي يجب عليها معالجتها، وتعد تقنيات التخفيف من استهلاك الطاقة هذا أمرًا بالغ الأهمية للنمو المستدام لقدرات الذكاء الاصطناعي.
• التغلب على العقبات المحتملة إلى الابتكار من خلال معالجة المخاوف الرئيسية للصناعة - على سبيل المثال، طرق مشاركة البيانات بشكل آمن عبر حدود الشركة والحدود الوطنية. نحن نعمل على تطوير المنهجيات و معايير البيانات، بناءً على خبرتنا في صياغة أكثر من 1,000 معيار قامت شركة SEMI بتنفيذها بالفعل.
• تبادل أفضل الممارسات سواء داخل الصناعات أو عبرها. تعمل Smart Data-AI IAC معًا لمدة ثلاث سنوات، لمشاركة ما هو فعال وما هو غير فعال في تنفيذ مشاريع الذكاء الاصطناعي، وتحديد فرص التحسين. نحن نستكشف أيضًا أوجه التآزر مع الصناعات الأخرى مثل الرعاية الصحية من خلال مبادرة Smart MedTech. على سبيل المثال، قد تساعد تقنيات البحث والتطوير في مجال أشباه الموصلات المعززة بالذكاء الاصطناعي وتقنيات التصنيع صناعات الرعاية الصحية، في حين أن ريادتها في إدارة البيانات وبروتوكولات الأمن السيبراني قد تفيد صناعة أشباه الموصلات.
• توفير قيادة الفكر والإشراف التكنولوجي لمستقبل الحوسبة من خلال توحيد ألمع العقول في فعاليات مبادرة Smart Data-AI والندوات عبر الإنترنت بالإضافة إلى الجلسات في معارض ومؤتمرات SEMI.
• توقع الاضطرابات مثل الحوسبة الكمومية، والتي يمكن أن تغير قواعد اللعبة ولكنها تقتصر حاليًا على التطبيقات المتخصصة. ماذا لو كانت أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تتطلب تبريدًا معقدًا وتشغل غرفًا بأكملها اليوم يمكن أن تصل إلى راحة أيدينا يومًا ما؟ ومن الجدير بالذكر أن أجهزة الكمبيوتر المركزية من القرن الماضي والتي كانت تشغل غرفة ما أصبحت الآن في أيدينا مثل الهواتف المحمولة، وتعمل بشكل أسرع بمقدار 10,000 مرة!

لقد خاضت سيارة السباق المدعمة بالذكاء الاصطناعي رحلة مبهجة على مدار العقد الماضي، بدءًا من التعرف على الأنماط وحتى أدوات الذكاء الاصطناعي التوليدية الحالية مثل GPT4 وBard. نعتقد أن الأفضل لم يأت بعد بالنسبة للذكاء الاصطناعي، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى الكثير من العمل لتحقيق الإمكانات الكاملة للذكاء الاصطناعي كأداة قوية وتحويلية. يمكن أن يدعم الاستخدام الآمن والفعال للذكاء الاصطناعي الطريق نحو مستقبل يتمتع فيه الجميع بصحة أفضل وازدهار ونوعية حياة أفضل، وتعمل SEMI بجد لتحقيق هذا المستقبل بمسؤولية وإنصاف.

ويتعين علينا أن نتعاون لنتعلم كيفية قيادة سيارة السباق التي تعمل بالذكاء الاصطناعي بأمان ــ وربما شحنها بقوة في المستقبل باستخدام تكنولوجيا الكم. ندعوكم للانضمام إلينا في هذه الرحلة المثيرة - الحصول على التحديثات على مبادرة Smart Data-AI أو جهة الاتصال بوشكار أبتي من SEMI للمشاركة.

Pushkar Apte هو مستشار تقني استراتيجي ورئيس مبادرة SEMI Smart Data-AI.

ميليسا جروبين شيمانسكي هي مديرة التكنولوجيا في SEMI.