CEO của Finchetto cho biết: "Chúng tôi đã phát triển một công nghệ sử dụng ánh sáng để điều khiển ánh sáng" - ông nói về việc loại bỏ các thiết bị điện tử để tăng tốc mạng.

Với Finchetto, chúng tôi đã xem xét cách thức hoạt động của các mạng lưới hiện nay và nhận thấy rằng có rất nhiều công việc không cần thiết đang diễn ra.

Máy chủ hoặc GPU thường gửi dữ liệu dưới dạng ánh sáng, sau đó ánh sáng đó được chuyển đổi thành electron bên trong một bộ chuyển mạch để bộ xử lý có thể xác định nơi nó cần đến. Sau đó, nó lại được chuyển đổi trở lại thành ánh sáng để rời khỏi thiết bị. Quá trình trao đổi qua lại này gây ra chi phí về năng lượng và độ trễ.

Sau đó, chúng tôi tự hỏi liệu mình có thể làm điều đó mà không cần quay lại lĩnh vực điện tử hay không. Để làm được điều đó, chúng tôi đã xây dựng một công nghệ sử dụng ánh sáng để điều khiển ánh sáng, do đó toàn bộ quá trình chuyển mạch diễn ra trong lĩnh vực quang học.

Hầu hết các công trình nghiên cứu quang học mà bạn thấy ở những nơi khác vẫn là chuyển mạch mạch, trong đó xác định một đường dẫn giữa hai điểm cuối, sử dụng các thiết bị như gương MEMS hoặc thiết bị nhiệt quang để điều khiển ánh sáng.

Nhược điểm ở đó là quá trình cấu hình lại tương đối chậm, và nó không theo kịp các quyết định từng gói dữ liệu ở tốc độ 1,6 hoặc 3,2 Tbps. Chính trong chuyển mạch gói trên quang học mà bạn có được sự linh hoạt và hiệu năng thực sự, và đó là khoảng trống mà chúng tôi đặt ra để lấp đầy.

Khi áp dụng điều đó vào các mạng lưới lớn, bạn thấy những lợi thế nào về tốc độ, hiệu quả và khả năng mở rộng?

Tôi cho rằng tốc độ là lợi thế rõ ràng nhất, nhưng hiệu quả cũng quan trọng không kém. Khi bạn giữ tín hiệu ở dạng ánh sáng, thay vì chuyển đổi nó từ ánh sáng sang electron rồi lại ngược lại, bạn sẽ không tiêu tốn nhiều năng lượng hoặc gặp phải độ trễ lớn hơn.

Về khả năng mở rộng, chuyển mạch gói quang học cho phép bạn xây dựng các mạng rất lớn và linh hoạt. Bạn có thể đưa ra quyết định định tuyến ở cấp độ gói tin, do đó bạn có thể phân bổ khối lượng công việc đồng đều hơn trên một mạng lưới lớn.

Sử dụng các khái niệm tiêu chuẩn như cấu trúc xương sống và lá, nhưng được triển khai bằng các bộ chuyển mạch quang học của chúng tôi, bạn có thể đẩy dữ liệu lên đến hàng chục nghìn nút mà không làm cho mạng trở thành điểm nghẽn.

Điều đó có tác động thực tế như thế nào đối với các trung tâm dữ liệu siêu quy mô xét về hiệu năng và năng lượng?

Hiện nay, năng lượng là ưu tiên hàng đầu của bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây quy mô lớn nào. Bất cứ điều gì giúp giảm mức tiêu thụ điện năng của mạng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất đều sẽ có tác động tích cực đến lợi nhuận và do đó, đến khả năng cạnh tranh.

Phương pháp của chúng tôi loại bỏ phần lớn các chuyển đổi điện quang và nhiều bộ thu phát thường xuyên bị lỗi, nhờ đó bạn có được một mạng lưới tiêu thụ ít năng lượng hơn và đồng thời có khả năng phục hồi cao hơn.

Bạn có thể lắp đặt các thiết bị chuyển mạch Finchetto theo từng giai đoạn, nhờ đó cải thiện hiệu suất và tiết kiệm năng lượng theo thời gian mà vẫn tận dụng tối đa các thiết bị hiện có. Điều này dễ dàng hơn nhiều so với việc tháo dỡ và thay thế toàn bộ.

Điều này có ý nghĩa cụ thể như thế nào đối với các khối lượng công việc mới nổi như trí tuệ nhân tạo (AI) và các ứng dụng tính toán tiên tiến khác?

Trí tuệ nhân tạo (AI) là một ví dụ hoàn hảo về việc mạng lưới có thể âm thầm làm giảm hiệu năng. Các cụm máy chủ huấn luyện này cần di chuyển một lượng dữ liệu khổng lồ giữa các GPU với thời gian rất eo hẹp. Nếu hệ thống không theo kịp, bạn sẽ có những phần cứng đắt tiền nằm im không hoạt động.

Bằng cách thực hiện chuyển mạch gói trong quang học với độ trễ cực thấp, chúng ta loại bỏ được rất nhiều điểm nghẽn ở cấp độ phần cứng. Điều này cũng mở ra những lựa chọn mà trước đây không khả thi. Một số cấu trúc liên kết phức tạp hơn - kiến ​​trúc hình xuyến, hình chuồn chuồn, v.v. - trước đây rất khó để biện minh vì ngân sách độ trễ không phù hợp với chuyển mạch thông thường.

Khi thiết bị chuyển mạch không còn là yếu tố hạn chế nữa, các kiến ​​trúc sư mạng có thể xem xét lại những ý tưởng đó và chọn cấu trúc mạng thực sự phù hợp với khối lượng công việc, thay vì cấu trúc mạng chỉ đáp ứng được yêu cầu phần cứng.

Các trung tâm dữ liệu có thể dễ dàng tích hợp Finchetto vào hệ thống hiện có của họ như thế nào?

Đó là một trong những nguyên tắc thiết kế quan trọng của chúng tôi ngay từ đầu. Thực tế là các trung tâm dữ liệu siêu quy mô đã hoạt động ở mức độ mà thị trường chấp nhận được, và rất nhiều vốn đã được đầu tư để đưa chúng đến đó.

Sẽ chẳng ai nói, “Ý tưởng hay đấy, chúng ta sẽ xây dựng lại mọi thứ dựa trên nó.” Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để đảm bảo công nghệ của mình hoạt động tốt và phù hợp với mạng lưới hiện đại.

Nó tương thích với các bộ thu phát, card mạng, GPU và hệ thống cáp hiện có, và tích hợp vào các kiến ​​trúc quen thuộc mà không yêu cầu bạn phải thiết kế lại toàn bộ. Điều đó có nghĩa là bạn có thể bắt đầu với các triển khai có mục tiêu cụ thể - một cụm AI mới hoặc một phần quan trọng về hiệu năng của hệ thống - và mở rộng dần khi bạn thấy được lợi ích.

Nhìn nhận vấn đề một cách tổng quát hơn, những xu hướng nào trong lĩnh vực quang học và mạng lưới hiện đang khiến bạn hứng thú nhất, và những trở ngại chính đối với việc ứng dụng rộng rãi hơn là gì?

Công nghệ quang tử đã chuyển từ một lĩnh vực nghiên cứu thú vị trở thành trọng tâm trong lộ trình phát triển của các tập đoàn lớn nhất trong ngành. Điều này thể hiện rõ qua sự quan tâm dành cho các thiết bị quang học tích hợp và các thương vụ mua lại lớn đối với các công ty quang tử giai đoạn đầu.

Khi các nhà lãnh đạo như Nvidia nói, “Chúng ta cần hệ thống quang học ngay cạnh bộ xử lý,” thì cả ngành công nghiệp đều lắng nghe. Phần khó khăn là xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh mà người dùng tin tưởng. Hệ thống đó phải tích hợp liền mạch với GPU, NIC, bo mạch chủ và các công cụ mà họ đã sử dụng; nó phải đáng tin cậy trong suốt vòng đời của nó; và nó phải dễ quản lý và nâng cấp.

Giải pháp của chúng tôi là làm cho lõi quang càng thụ động và không phụ thuộc vào tốc độ đường truyền càng tốt. Nếu bạn nâng cấp từ 800Gbps lên 1.6TB, bộ chuyển mạch ở giữa không cần phải thay đổi, điều này hoàn toàn khác với việc thay thế toàn bộ các tầng thiết bị điện tử mỗi khi bạn tăng tốc độ.

Nếu bộ chuyển mạch của bạn hoàn toàn là quang học và không có bộ đệm bên trong, làm thế nào để bạn ngăn ngừa mất gói dữ liệu và xung đột tại các điểm truy cập?

Trong các bộ chuyển mạch điện tử hoặc lai truyền thống, bạn dựa vào bộ nhớ và bộ đệm để làm mượt tín hiệu. Trong một hệ thống quang học thuần túy, bạn không có được điều đó, vì vậy bạn phải suy nghĩ theo cách khác.

Những gì chúng tôi đã làm là tích hợp chức năng tránh va chạm và phản hồi cho người gửi vào chính lớp quang học.

Thiết bị chuyển mạch có thể xác định hiệu quả xem một đường dẫn nhất định có thông thoáng hay không trước khi gửi lưu lượng truy cập xuống đó. Nếu không, gói tin sẽ không được gửi đi, do đó bạn tránh được hầu hết các xung đột ngay từ đầu.

Trong trường hợp hiếm hoi khi hai gói tin xung đột, sẽ có một cơ chế để trả lại một trong các gói tin cho người gửi để thử lại.

Tất cả điều này diễn ra trong lĩnh vực quang học, đó là điểm mấu chốt, và điều đó có nghĩa là bạn giữ được những lợi ích của một kiến ​​trúc hoàn toàn bằng quang học cùng với sự phức tạp của chức năng chuyển mạch gói trong mạng.

Nếu nhìn cụ thể hơn vào Vương quốc Anh: khi quốc gia này đẩy mạnh đầu tư vào trí tuệ nhân tạo và trung tâm dữ liệu, họ nên làm gì để đảm bảo công nghệ quang tử và mạng lưới do trong nước sản xuất thực sự được sử dụng?

Hầu hết các cải tiến thực sự trong lĩnh vực này ở Anh đều đến từ các công ty khởi nghiệp, đơn giản vì không có nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch lớn nào trong nước.

Rủi ro là chúng ta sẽ tiêu tốn rất nhiều tiền công để xây dựng cơ sở hạ tầng AI mà về cơ bản chỉ là nơi trưng bày sản phẩm cho các nhà cung cấp nước ngoài, trong khi các công ty Anh đang thực hiện nghiên cứu và phát triển chuyên sâu lại không thực sự có được chỗ đứng vững chắc.

Điều thực sự hữu ích là sự hỗ trợ thích hợp trong suốt giai đoạn mở rộng quy mô và triển khai: các nền tảng thử nghiệm được tài trợ, giống như trong lĩnh vực lượng tử, nơi các công nghệ mới có thể được chứng minh trong môi trường thực tế, và các khuôn khổ mua sắm khiến việc sử dụng công nghệ do Anh phát triển trở nên tự nhiên chứ không phải là ngoại lệ.

Nếu chúng ta thực sự nghiêm túc về khả năng "tự chủ" trong các trung tâm dữ liệu và trí tuệ nhân tạo, chúng ta phải vượt ra ngoài việc chỉ đơn thuần lưu trữ phần cứng của người khác.

Bạn còn thấy công nghệ quang học đang làm thay đổi mạng lưới ở những lĩnh vực nào khác?

Thật dễ dàng khi chỉ tập trung vào các trung tâm dữ liệu lớn vì đó là nơi AI và điện toán đám mây đang hoạt động hiện nay, nhưng mạng lưới quan hệ rộng lớn hơn nhiều.

Hãy nghĩ về các liên kết giữa các vệ tinh trong không gian, các liên kết quang học không gian tự do mang lại khả năng kết nối cho các khu vực khó tiếp cận, hoặc các kết nối an toàn, băng thông rộng giữa máy bay hoặc phương tiện tự hành trong lĩnh vực quốc phòng.

Về cơ bản, đó đều là những vấn đề về mạng lưới, và đó đều là những lĩnh vực mà công nghệ quang học có thể tạo ra tác động lớn.

Cuối cùng, ông/bà thấy kiến ​​trúc của Finchetto sẽ phát triển như thế nào để đáp ứng các nhu cầu trong tương lai như mạng lượng tử, điện toán quang học hay bộ nhớ quang tử?

Cách chúng tôi xây dựng hệ thống sở hữu trí tuệ của mình là hoàn toàn có chủ đích. Về bản chất, những gì chúng tôi đã được cấp bằng sáng chế là một phương pháp và thiết bị để chuyển mạch dữ liệu bằng quang học phi tuyến tính. Nói cách khác, nó không bị ràng buộc bởi một ứng dụng hoặc trường hợp sử dụng quá hẹp.

Điều đó mang lại cho chúng ta rất nhiều dư địa. Nguyên tắc chuyển mạch cơ bản tương tự có thể được áp dụng cho các loại mạng khác nhau, cho dù đó là mạng gói tốc độ cao cổ điển, kiến ​​trúc lượng tử kế thừa trong tương lai hay các hệ thống mà bản thân khả năng tính toán và bộ nhớ đều là quang học.

Chúng tôi tập trung giải quyết các vấn đề hiện tại liên quan đến trí tuệ nhân tạo và mạng lưới siêu quy mô, nhưng chúng tôi đang thực hiện điều đó với một nền tảng công nghệ có thể phát triển cùng ngành chứ không bị tụt hậu khi làn sóng công nghệ tiếp theo ập đến.