Nhóm nghiên cứu hướng dẫn cách dùng chip AI Nvidia giá rẻ tăng hiệu suất vũ khí siêu thanh

Để thực hiện nhiệm vụ này, các nhà nghiên cứu đã cài đặt mô đun máy tính với GPU Nvidia Jetson TX2i (có thể mua trực tuyến) vào một máy bay siêu thanh có khả năng đạt tốc độ vượt quá Mach 7. Mach 7 là đơn vị đo tốc độ, cụ thể là gấp 7 lần tốc độ âm thanh.

Các bài kiểm tra cho thấy mô đun này có thể xử lý những mô hình tính toán động lực học chất lưu với hiệu suất chưa từng thấy, nghĩa là các phép tính trước đây mất vài giây để hoàn thành giờ chỉ có thể thực hiện trong 25 mili giây, nhanh hơn 4 lần so với cái nháy mắt.

Tốc độ phản hồi của mô đun này làm cho nó trở nên lý tưởng để “tối ưu hóa hệ thống cung cấp nhiên liệu theo thời gian thực, chẩn đoán lỗi và kiểm soát khả năng chịu lỗi trong động cơ scramjet”, theo nhóm nghiên cứu chung từ Viện nghiên cứu Máy móc Năng lượng Bắc Kinh và Đại học Công nghệ Đại Liên. Bài viết được bình duyệt của họ có trên tạp chí học thuật Propulsion Technology (Trung Quốc).

Có trụ sở chính tại thành phố Santa Clara (bang California, Mỹ), Nvidia là nhà cung cấp chip AI lớn nhất thế giới. Nvidia bắt đầu bán Jetson TX2i cho các ứng dụng công nghiệp khoảng 6 năm trước. Hiệu suất chính xác đơn cao nhất của mô đun này là 1,26 TFlops, bằng khoảng 1/50 khả năng của chip AI mạnh nhất công ty có trên thị trường hiện tại là H100. Tuy nhiên, Nvidia H100 có giá hàng chục ngàn USD và đang khan hiếm. Trong khi Jetson TX2i có giá vài trăm USD, không chịu sự kiểm soát xuất khẩu của Mỹ và được bán rộng rãi trên mạng.

Khi được trang SCMP liên hệ gần đây, Nvidia cho biết không có bình luận nào về vấn đề này.

Nhóm các nhà khoa học do giáo sư Sun Ximing dẫn đầu cho biết trong bài viết rằng mô đun Jetson TX2i trong hệ thống điều khiển động cơ scramjet không chỉ tăng phạm vi hoạt động và độ ổn định của phương tiện siêu thanh mà còn giảm đáng kể chi phí nghiên cứu và phát triển.

Theo bài viết của họ, đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học Trung Quốc sử dụng chip từ Mỹ trong nghiên cứu vũ khí siêu thanh. Các nghiên cứu trước đây sử dụng CPU Intel và card đồ họa cao cấp của Nvidia để mô phỏng các trường dòng chảy tốc độ cao phức tạp.

“Card đồ họa hiệu năng cao sở hữu khả năng tính toán xuất sắc nhưng cần có các thiết bị hỗ trợ như nền tảng lưu trữ, bộ nguồn và bộ tản nhiệt. Chúng có những nhược điểm như tiêu thụ điện năng nhiều, trọng lượng nặng và kích thước lớn, không đáp ứng được nhu cầu về bộ điều khiển nhúng cỡ nhỏ và nhẹ trong lĩnh vực hàng không vũ trụ”, nhóm của Sun Ximing viết.

Do tính chất tuần tự của mô phỏng trường dòng siêu thanh, trong đó một sự kiện phải xảy ra trước khi tính toán một sự kiện khác, các chuyên gia trong ngành thường tin rằng các tác vụ tính toán như vậy không thể thực hiện được bằng chip AI cấp thấp (chỉ có khả năng thực hiện các phép tính song song đơn giản).

Để giải quyết vấn đề này, nhóm của Sun Ximing đã giới thiệu kiến trúc CPU (bộ xử lý trung tâm) và GPU (bộ xử lý đồ họa) mới, trong đó trình bày chi tiết cách xử lý các vấn đề tính toán song song tuần tự bằng cách đảm bảo hai loại chip khác nhau hoạt động tốt với nhau.

Hướng dẫn từng bước trong bài viết tạp chí Propulsion Technology cung cấp các công thức chi tiết và cách giải quyết các thách thức kỹ thuật tiềm ẩn, gồm giới hạn kích thước lưới mô phỏng, quản lý bộ nhớ, tối ưu hóa code (mã) và những chương trình biên dịch cụ thể.

Để có tính phổ biến hơn, giao diện và giao thức truyền thông của bộ điều khiển động cơ phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên, động cơ chỉ là một thành phần của toàn bộ hệ thống vũ khí.

Nhóm của Sun Ximing cho biết trong bài báo: “Để áp dụng chip AI cho các phương tiện siêu thanh, cần phải nghiên cứu thêm về mô hình đầu vào, hiệu chỉnh sóng xung kích và mô hình hóa dữ liệu”.

Một số thông số quan trọng liên quan đến nhiệm vụ này thường phải đạt được ở quá trình thử nghiệm trong hầm gió rộng rãi và các chuyến bay thực tế.

Tuy nhiên, khả năng Nvidia Jetson TX2i được sử dụng cho tên lửa siêu thanh của Trung Quốc là rất thấp. Các nhà sản xuất chip Trung Quốc có thể cung cấp chip cho quân đội nước này hoạt động tốt hơn Jetson TX2i mà không phải lo ngại nhiều về độ tin cậy và an toàn của chuỗi cung ứng.

Hiện vẫn chưa rõ lý do tại sao các nhà nghiên cứu lại chọn chip Nvidia cho thử nghiệm này và trang SCMP không thể liên hệ với họ để tìm kiếm bình luận. Có thể mục đích của họ nhằm chứng minh tính khả thi trong việc sử dụng chip AI giá rẻ cho vũ khí siêu thanh, bất kể nó được sản xuất ở đâu. Tuy nhiên, những vũ khí như vậy có thể hoạt động với nhiều loại chip khác nhau.

Trong khi rất ít quốc gia có thể thiết kế và sản xuất những chip AI như Nvidia thì ngày càng nhiều nước, bao gồm Đức, Pháp, Nhật Bản, Triều Tiên và Iran, đã triển khai các chương trình nghiên cứu và phát triển vũ khí siêu thanh.

Ngay cả Houthis, một nhóm phiến quân được Iran hậu thuẫn kiểm soát phần lớn Yemen, cũng tuyên bố đã thử nghiệm tên lửa siêu thanh có khả năng đạt tốc độ Mach 8, gấp 8 lần tốc độ âm thanh.

Sự phổ biến của công nghệ vũ khí siêu thanh là mối lo ngại lớn với Mỹ. Năm 2017, Tập đoàn Rand đề nghị Mỹ hợp tác với Nga và Trung Quốc để ngăn chặn các nước khác mua lại công nghệ như vậy.

Tuy nhiên, dù thừa nhận công nghệ vũ khí siêu thanh đặt ra những rủi ro nhất định, các chuyên gia quân sự Trung Quốc và Nga cho rằng nó có nhiều khả năng đẩy nhanh sự sụp đổ của trật tự thế giới lấy Mỹ làm trung tâm.

Họ lý luận rằng tên lửa siêu thanh có thể xuyên thủng hệ thống phòng thủ của hạm đội tàu sân bay khổng lồ Mỹ, mà nước này từ lâu đã dựa vào để đạt được ưu thế quân sự toàn cầu.

Trong cuộc tập trận quân sự do các nhà khoa học Trung Quốc thực hiện năm ngoái, nhóm tác chiến tàu sân bay lớp Gerald R. Ford đã bị phá hủy bởi khoảng 20 tên lửa chống hạm siêu thanh. Theo một số chuyên gia, nếu ngày càng nhiều quốc gia sở hữu vũ khí siêu thanh, lợi thế mà số ít nước có sức mạnh hải quân đáng kể trong 5 thế kỷ qua có thể chấm dứt.

Ngày 3.4, Triều Tiên bắn thử thành công tên lửa siêu thanh. Hôm 15.4, Iran tuyên bố đã sử dụng tên lửa siêu thanh tấn công các căn cứ quân sự của Israel để trả đũa việc Israel ném bom đại sứ quán Iran. Hiện tại, không có bằng chứng nào cho thấy Trung Quốc hoặc Nga đã cung cấp vũ khí hoặc hỗ trợ kỹ thuật cho Triều Tiên và Iran.

Viện nghiên cứu Máy móc Năng lượng Bắc Kinh liên kết với Tập đoàn Công nghiệp và Khoa học Hàng không Vũ trụ Trung Quốc, nhà cung cấp chính vũ khí siêu thanh của Trung Quốc. Liên kết chặt chẽ với Hải quân Trung Quốc, Đại học Công nghệ Đại Liên là cơ sở nghiên cứu và phát triển chính cho ngành sản xuất tiên tiến.