Để thực hiện điều đó, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã lắp đặt mô-đun máy tính GPU Nvidia Jetson TX2i - dễ dàng mua trực tuyến - vào một phương tiện bay siêu thanh đạt tốc độ vượt Mach 7.
Các bài kiểm tra cho thấy mô-đun này có thể xử lý các mô hình tính toán động lực học chất lỏng với hiệu suất chưa từng có, nghĩa là các phép tính trước đây mất vài giây để hoàn thành giờ chỉ mất 25 mili giây - nhanh hơn bốn lần so với tốc độ chớp 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 chịu lỗi trong động cơ scramjet" , theo nhóm nghiên cứu chung của Viện nghiên cứu cơ khí năng lượng Bắc Kinh và Đại học Công nghệ Đại Liên. Báo cáo của họ được bình duyệt của họ được đăng trên Tạp chí Công nghệ Đẩy của Trung Quốc tháng trước.
Viện nghiên cứu cơ khí năng lượng Bắc Kinh trực thuộc Tập đoàn Khoa học và Công nghiệp Hàng không Vũ trụ Trung Quốc, một nhà cung cấp chính các vũ khí siêu thanh của Trung Quốc.
Đại học Công nghệ Đại Liên, có mối quan hệ chặt chẽ với hải quân Trung Quốc, là một cơ sở nghiên cứu và phát triển chính cho lĩnh vực sản xuất tiên tiến.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho rằng mô-đun TX2i của Nvidia là công nghệ lý tưởng để tăng hiệu suất cho vũ khí siêu thanh. (Ảnh: Nvidia)
Loại chip dễ mua, không bị cấm
Nvidia là nhà cung cấp chip AI lớn nhất thế giới. Công ty có trụ sở tại Mỹ bắt đầu bán TX2i cho các ứng dụng công nghiệp khoảng 6 năm trước. Hiệu suất đơn chính xác tối đa của mô-đun này là 1.26 TFlops, bằng khoảng 1/5 khả năng của chip AI mạnh nhất của công ty - H100.
Tuy nhiên, H100 có giá hàng chục nghìn USD và nguồn cung khan hiếm. Trong khi đó, TX2i có thể mua được với giá chỉ vài trăm USD, được bán rộng rãi trên online và không bị kiểm soát xuất khẩu bởi Mỹ.
Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Sun Ximing dẫn đầu cho biết trong báo cáo rằng, mô-đun TX2i trong hệ thống điều khiển động cơ scramjet không chỉ cải thiện tầm hoạt động và độ ổn định của phương tiện bay siêu thanh mà còn giảm đáng kể chi phí nghiên cứu và phát triển.
Đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học Trung Quốc sử dụng chip của Mỹ trong nghiên cứu vũ khí siêu thanh. Các nghiên cứu trước đây đã sử dụng CPU Intel và card đồ họa cao cấp của Nvidia để mô phỏng các trường dòng tốc độ cao phức tạp.
Ông Sun nói: “Card đồ họa hiệu năng cao sở hữu khả năng tính toán vượt trội 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 cao, 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”.
Do tính chất tuần tự của mô phỏng trường dòng siêu thanh, nơi một sự kiện phải xảy ra trước khi tính toán một sự kiện khác, nên các chuyên gia trong ngành thường tin rằng các nhiệm vụ tính toán như vậy không thể thực hiện được bằng cách sử dụng các 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 đã giới thiệu kiến trúc CPU và GPU mới, trong đó trình bày chi tiết cách giải quyết các vấn đề tính toán song song tuần tự bằng cách đảm bảo hai loại chip khác nhau hoạt động tốt với nhau.
Quy trình hướng dẫn từng bước được đề cập trong báo cáo cung cấp các công thức chi tiết và giải quyết các thách thức kỹ thuật tiềm ẩn, bao gồm giới hạn kích thước lưới mô phỏng, quản lý bộ nhớ, tối ưu hóa mã và các chương trình hướng dẫn biên dịch cụ thể.
Để có tính phổ quát tốt hơn, giao diện và giao thức truyền thông của bộ điều khiển động cơ đều tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế.
Tuy nhiên, động cơ chỉ là một thành phần của toàn bộ hệ thống vũ khí.
Nhóm nghiên cứu cho biết trong bài báo: "Để áp dụng chip AI cho các phương tiện bay siêu thanh, cần phải nghiên cứu thêm về mô hình cửa hút gió, hiệu chỉnh sóng xung kích và mô hình dữ liệu".
Một số thông số quan trọng liên quan đến các nhiệm vụ này thường cần phải đạt được trong quá trình thử nghiệm trong hầm gió trên diện rộng và trong các chuyến bay thực tế.
Tuy nhiên, khả năng TX2i được sử dụng cho tên lửa siêu thanh của Trung Quốc là rất thấp. Các nhà sản xuất chip nội địa của Trung Quốc có thể cung cấp chip cho quân đội nước này hoạt động tốt hoặc tốt hơn TX2i mà không phải lo ngại nhiều về độ tin cậy và an toàn của chuỗi cung ứng.
Vẫn chưa rõ lý do tại sao các nhà nghiên cứu chọn chip Nvidia cho thí nghiệm của họ.
Theo SCMP, có thể mục đích là để chứng minh tính khả thi của việc sử dụng một chip AI giá rẻ cho vũ khí siêu thanh, bất kể nó được sản xuất ở đâu.
Tên lửa đạn đạo siêu thanh DF-17 của Trung Quốc. (Ảnh: Quân Giải phóng Nhân dân Trung Quốc)
Cuộc đua vũ khí siêu thanh
Trong khi rất ít quốc gia có thể thiết kế và sản xuất những con chip như vậy 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, 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.
Sự phổ biến của công nghệ vũ khí siêu thanh là một mối lo ngại lớn đối với Mỹ. Năm 2017, Tập đoàn Rand đề nghị Washington hợp tác với Moskva và Bắc Kinh để ngăn các quốc gia khác có được công nghệ này.
Tuy nhiên, dù thừa nhận công nghệ vũ khí siêu thanh đặt ra những rủi ro nhất định, nhưng 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 của Mỹ, lực lượng mà nước này từ lâu đã dựa vào để đạt được ưu thế quân sự toàn cầu.
Trong một cuộc thử nghiệm giả lập chiến tranh do các nhà khoa học Trung Quốc tiến hành vào năm ngoái, một nhóm tác chiến tàu sân bay lớp Ford của Mỹ đã bị tiêu diệt bởi khoảng 20 tên lửa chống hạm siêu thanh.
Theo một số chuyên gia, nếu nhiều quốc gia hơn sở hữu vũ khí siêu thanh, thì lợi thế mà một số ít quốc gia có sức mạnh hải quân đáng kể trong suốt năm thế kỷ qua có thể sẽ chấm dứt.