PGS.TS Phạm Kim Ngọc chế tạo chip AI mô phỏng não người

PGS.TS Phạm Kim Ngọc, Trưởng Bộ môn Vật liệu Nano và Màng mỏng, Khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG TPHCM) là một trong ba nhà khoa học nữ Việt Nam được vinh danh tại giải thưởng danh giá L’Oreál – UNESCO Vì sự phát triển phụ nữ trong khoa học (For Women in Science) với đề án “Nghiên cứu và chế tạo linh kiện, vi mạch trở nhớ ứng dụng làm khớp thần kinh nhân tạo trong hệ thống tính toán mô phỏng não”.

PGS.TS Phạm Kim Ngọc (thứ hai từ bên trái sang) được trao học bổng tại chương trình “Vì sự phát triển phụ nữ trong khoa học”.. Ảnh: vnuhcm.

Mở đường cho phần cứng AI mô phỏng não người

Nghiên cứu hiện tại của PGS Ngọc tập trung vào việc khám phá kiến trúc Tính toán trong Bộ nhớ (In-Memory Computing - IMC) sử dụng trở nhớ (memristor), nhằm mục đích giải quyết "nút thắt cổ chai" của các hệ thống máy tính truyền thống bằng cách cho phép xử lý dữ liệu trực tiếp ngay trong bộ nhớ. Công trình này mang lại tiềm năng to lớn trong việc tạo ra phần cứng AI tốc độ cao, tiết kiệm năng lượng và mô phỏng hoạt động của não bộ con người, mở đường cho các công nghệ trí tuệ nhân tạo bền vững.

Sự phát triển bùng nổ của AI đang đẩy hạ tầng tính toán hiện tại đến giới hạn, sự tách biệt giữa bộ xử lý và bộ nhớ gây lãng phí năng lượng và làm chậm quá trình huấn luyện AI. Trong bối cảnh này, nhu cầu về các hệ thống AI tiết kiệm năng lượng, xử lý nhanh hơn, mô phỏng não bộ là vô cùng cấp thiết.

Nghiên cứu của TS Ngọc khám phá giải pháp đột phá, đó là kiến trúc tính toán trong bộ nhớ (IMC). IMC cho phép tính toán trực tiếp trong bộ nhớ, vượt qua nút thắt cổ chai truyền thống. Trọng tâm là sử dụng trở nhớ (memristor), thiết bị điện tử với khả năng lưu trữ trạng thái analog, mô phỏng khớp thần kinh sinh học và tích hợp cao trong mảng thanh ngang.

PGS.TS Phạm Kim Ngọc là một nhà nghiên cứu ưu tú trong lĩnh vựclinh kiện bán dẫn và vật liệu cấu trúc nano.

“Để nâng cao độ tin cậy, chúng tôi tập trung vào trở nhớ tự chỉnh lưu (SRM), xây dựng nghiên cứu từ vật liệu đến linh kiện và vi mạch”, TS Kim Ngọc chia sẻ.

Mục tiêu của nghiên cứu, theo TS Kim Ngọc, là từng bước xây dựng nền tảng cho hệ thống tính toán mô phỏng não, vốn được xem là tương lai của trí tuệ nhân tạo hiệu năng cao.

Nghiên cứu này mở ra tiềm năng AI có khả năng học tập vượt trội, xử lý song song và tiết kiệm năng lượng, gần với hoạt động của não bộ hơn bao giờ hết. “Đây là nền tảng để phát triển các chip AI thế hệ mới, kiến tạo một kỷ nguyên AI mạnh mẽ và bền vững hơn”, bà cho hay.

Sự hứng khởi từ khoảnh khắc bí mật vật chất đang dần hé lộ trước mắt

PGS.TS Phạm Kim Ngọc chia sẻ, bà đến với Khoa học Vật liệu từ năm 2002, thời điểm ngành học này vừa được mở tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên dưới sự dẫn dắt của một người thầy. Khi ấy, lĩnh vực này còn khá mới mẻ ở Việt Nam, nhưng những bài giảng đầu tiên về vật liệu mới và vật liệu tiên tiến đã khơi dậy ở bà niềm tò mò đặc biệt về thế giới vi mô của vật chất.

Trong quá trình học tập và nghiên cứu, bà dần nhận ra rằng vật liệu bán dẫn và linh kiện bán dẫn chính là “trái tim” của mọi thiết bị điện tử hiện đại lĩnh vực gắn liền với những bước nhảy vọt của khoa học và công nghệ toàn cầu.

“Với tôi, khoa học là hành trình khám phá không ngừng. Mỗi loại vật liệu, mỗi cấu trúc linh kiện đều ẩn chứa những điều mới mẻ, càng tìm hiểu càng thấy say mê”, bà chia sẻ. Niềm say mê ấy được nuôi dưỡng qua từng ngày trong phòng thí nghiệm, nơi mà mỗi thí nghiệm thành công hay một tín hiệu bất thường cũng có thể mở ra hướng nghiên cứu mới.

Khoảnh khắc khiến người làm khoa học hứng khởi nhất, theo bà, đôi khi lại đến từ những chi tiết rất nhỏ. Khi nhìn thấy một “biểu hiện đặc biệt” trong vật liệu, một hiệu ứng điện tử không đoán trước, hay một phản ứng thay đổi trạng thái dẫn điện bất quy tắc, đó là niềm vui khó tả. “Cảm giác như bí mật của vật chất đang dần hé lộ trước mắt mình”, bà nói.

Gần 20 năm theo đuổi con đường nghiên cứu, động lực để bà bền bỉ đi tiếp không chỉ đến từ các kết quả khoa học mà còn từ môi trường học thuật và những con người đồng hành. Niềm vui khi đạt được kết quả mới, được làm việc với các nhà khoa học đi trước và các học viên, sinh viên giúp bà có thêm động lực trong những lúc khó khăn. Bên cạnh đó, sự ủng hộ của gia đình và đồng nghiệp luôn là điểm tựa để bà yên tâm theo đuổi công việc nhiều thử thách.

Phía sau những giờ làm việc với bảng giải thuật, mô hình cấu trúc phân tử và các thiết bị trong phòng thí nghiệm, PGS.TS Phạm Kim Ngọc vẫn giữ cho mình những khoảng lặng rất đời thường. Đôi khi bà chỉ ngồi yên lặng quan sát dòng người qua lại trên phố, cảm nhận những lớp văn hóa đang đan xen trong nhịp sống hiện đại. Sự tĩnh lặng ấy, theo bà, là cách để cân bằng sau những giờ làm việc trong thế giới của hóa học, vật lý và cấu trúc tinh thể và cũng là khoảng lùi cần thiết để chuẩn bị cho những câu hỏi mới trong phòng thí nghiệm.

Phụ nữ hoàn toàn có thể khẳng định vị trí trong khoa học nếu có đủ đam mê và sự bền bỉ. Đây là con đường nhiều thử thách, nhưng những thành quả đạt được luôn xứng đáng với nỗ lực của những người dám tin vào lựa chọn của mình và kiên trì theo đuổi đến cùng”, PGS.TS Phạm Kim Ngọc chia sẻ.

Mời độc giả xem thêm video Phụ nữ Việt Nam đang ngày càng phát triển về mọi mặt:

(Nguồn: VGP))

Mai Nguyễn