مشروع ViTFOX: كوريا وأوروبا
تقدّم الذكاء الاصطناعي بفضل التكنولوجيا الكهروضوئية
يُعد مشروع ViTFOX ثمرة تعاون بين أوروبا وكوريا، حيث يعمل على تطوير بنية محول رؤية مبتكرة تعتمد على أكاسيد كهروضوئية، قادرة على تحقيق كفاءة طاقة تصل إلى 50 تريليون عملية في الثانية لكل واط (50 TOPS/W)، وذلك لتلبية متطلبات تطبيقات الذكاء الاصطناعي.
فمع التطور الكبير في استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي ضمن مجالات حيوية مثل الرعاية الصحية، القيادة الذاتية، والمدن الذكية، باتت البنى الحاسوبية التقليدية غير كافية لمواكبة متطلبات الأداء وكفاءة الطاقة. ومن هنا يأتي مشروع "ViTFOX"، الذي يجمع بين ثمانية شركاء من أوروبا وكوريا، لتطوير بنية جديدة من نوع تعتمد على أكاسيد كهروضوئية، تهدف إلى خفض استهلاك الطاقة وتقليل زمن الاستجابة بشكل ملحوظ. بخلاف البنى التقليدية التي تفصل بين وحدات المعالجة والتخزين، يعمل المشروع على دمج المعالجة داخل الذاكرة نفسها، ما يتيح تحقيق كفاءة طاقة تصل إلى 50 تريليون عملية في الثانية لكل واط (50 TOPS/W). ويحظى المشروع بدعم من الاتحاد الأوروبي بتمويل قدره 1.5 مليون يورو، مما يعكس أهميته الاستراتيجية في مسار تطوير أنظمة حوسبة الذكاء الاصطناعي منخفضة الاستهلاك.
في ظل النمو المتسارع للبيانات في هذا العالم الرقمي، أصبحت البنى الحاسوبية التقليدية عاجزة عن تلبية متطلبات السرعة وكفاءة الطاقة. وهنا تبرز الأنظمة العصبية – المصممة لمحاكاة آلية عمل الدماغ البشري – كبديل واعد. تعتمد هذه الأنظمة على أجهزة متقدمة مثل المكونات الكهروضوئية لتنفيذ المعالجة الحسابية بطريقة أكثر كفاءة، ما يتيح إجراء العمليات في الوقت الفعلي واتخاذ قرارات ذكية. ويمثل هذا النهج قفزة نوعية في أداء تطبيقات الذكاء الاصطناعي، بدءًا من التعرف على الصور وحتى فهم اللغة الطبيعية، مع تقليل كبير في استهلاك الطاقة، مما يجعله خيارًا مثاليًا لبناء مستقبل رقمي مستدام.
يركّز مشروع ViTFOX على دفع حدود الابتكار في أنظمة الحوسبة العصبية منخفضة استهلاك الطاقة. ويتمحور المشروع حول تطوير بنية "محول الرؤية (Vision Transformer – ViT)، وهي تقنية تعتمد على الشبكات العصبية المصممة لمعالجة البيانات البصرية بكفاءة أعلى من الطرق التقليدية. ويسعى المشروع إلى تطوير محول رؤية يعتمد على مواد أكسيد كهروضوئية لتحقيق كفاءة طاقة غير مسبوقة تتجاوز 50 تريليون عملية في الثانية لكل واط (TOPS/W)، وهو معيار بالغ الأهمية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي المتقدمة.
وفي هذا السياق، يؤكد البروفيسور الدكتور توماس كامبفي، مدير المشروع في معهد Fraunhofer IPMS، أن ViTFOX يسعى إلى تطوير منصات متكاملة تجمع بين الأجهزة والبرمجيات ومواد جديدة وتقنيات دمج متقدمة، بهدف تحسين أداء الذكاء الاصطناعي وضمان كفاءة مستدامة في استهلاك الطاقة. كما أشار إلى أن المشروع يمثل مساهمة نوعية في صناعة أشباه الموصلات من خلال التصدي للتحديات التقنية المتعلقة بتقنيات التخزين الحديثة وتلبية احتياجات المجتمع لحلول حوسبية فعّالة وموثوقة.
التعاون بين أوروبا وكوريا
يجمع مشروع ViTFOX ثمانية شركاء من مؤسسات بحثية وجامعات ومراكز تطوير تكنولوجي من أوروبا وكوريا، في إطار تعاون دولي يهدف إلى دفع تقنيات الذكاء الاصطناعي نحو آفاق جديدة. ويركز المشروع على تطوير سلسلة القيمة الكاملة، بدءًا من المواد والمكونات الأولية، وصولًا إلى التكامل المتجانس وغير المتجانس، وتصميم ومحاكاة أنظمة ومحولات الرؤية ViT .
وتكمن أهمية المشروع في اعتماده على أحدث الابتكارات في مجال المواد الكهروضوئية، وتحديدًا استخدام أكاسيد الهافنيوم والزركونيوم (HZO)، والتي أثبتت توافقها العالي مع تقنيات السيليكون التقليدية. ويُعد هذا التوافق خطوة محورية نحو تحسين أداء وحدات التخزين وتقليل استهلاك الطاقة، ما يعزز فرص اعتماد هذه التقنية على نطاق واسع في تطبيقات الحوسبة المتقدمة.
يركز مشروع ViTFOX على ثلاثة محاور رئيسية في تطوير وتصنيع المكونات الجوهرية لبنية ViT . ويشمل ذلك إنشاء نموذج تجريبي للحوسبة داخل الذاكرة، وتصميم محاكي على مستوى الدوائر الإلكترونية، بالإضافة إلى تطوير منصة متكاملة لتحسين الأجهزة والبرمجيات بشكل مشترك، اعتمادًا على مواد أكسيدية كهروضوئية متقدمة. وتهدف المنصة إلى دعم نوعين من تقنيات الذاكرة المبتكرة: ذاكرة FeRAM ثلاثية الأبعاد عالية الكثافة، والتي يتم تطويرها في كوريا، ووصلات نفقية كهروضوئية يتم تطويرها في أوروبا. ويُسهم التعاون الوثيق بين الشركاء في دمج خبراتهم المتخصصة في مجالات علوم المواد، وتكنولوجيا أشباه الموصلات، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي، ما يُمكّن المشروع من تجاوز حدود التكنولوجيا الحالية واستكشاف آفاق جديدة في مجال الحوسبة العصبية الموفّرة للطاقة.
يلعب معهد Fraunhofer IPMS دورًا محوريًا في مشروع ViTFOX، مستفيدًا من خبرته الواسعة في مجالي الأنظمة العصبية وتقنيات أشباه الموصلات. حيث يتركز عمل المعهد على تطوير مواد وأجهزة متقدمة مخصصة لتطبيقات الحوسبة العصبية، مع التركيز بشكل خاص على استخدام المواد الكهروضوئية. وتشمل مهامه تصميم واختبار ممرات نفقية كهروضوئية جديدة (FTJs) ودمجها في نماذج أولية عملية. ويعتمد المعهد في ذلك على تجهيزات معامله النظيفة عالية التقنية، مما يتيح له تطوير هذه التقنيات بشكل قابل للتوسع وتحسين أدائها بما يلبي المتطلبات الدقيقة لأنظمة الحوسبة منخفضة الطاقة. بهذا، يساهم Fraunhofer IPMS في دفع حدود الابتكار وتوفير بنى تحتية موثوقة للذكاء الاصطناعي المستقبلي.
شركاء أخرون
يضم مشروع ViTFOX ائتلافًا متميزًا من مؤسسات بحثية وأكاديمية من أوروبا وكوريا، يعملون معًا على تطوير تقنيات حوسبة عصبية رائدة تعتمد على المواد الكهروضوئية. ويشمل هذا التعاون كلًا من:
- ETH زيورخ – سويسرا
- Silicon Austria Labs – النمسا
- المركز الوطني للبحوث العلمية ديموقريطوس (NCSR Demokritos) – اليونان
- جامعة سيول الوطنية – كوريا الجنوبية
- جامعة هانيانغ – كوريا الجنوبية
- جامعة كوكمين – كوريا الجنوبية
- جامعة سونغسيل – كوريا الجنوبية
