To pionierski, w pełni sprawny system neuronowy mikrofal, ulokowany wprost na chipie krzemowym.
Urszula Lesman
Reklama
Z niniejszego artykułu zaznajomisz się z:
- Jakie szczególne atrybuty fal mikrofalowych wykorzystano w tym nowym mikroprocesorze?
- Czym architektura tego mikroprocesora odbiega od typowych systemów komputerowych?
- Jakie profity wynikają z oszczędności energii i wysokiej sprawności tego nowego układu scalonego?
- Jakie zastosowania mogą być realne dzięki niezwykłej wrażliwości tego systemu na bodźce wejściowe?
Badacze z Cornell University w stanie Nowy Jork skonstruowali innowacyjny typ mikroprocesora o niskim zużyciu energii, nazwanego „mikrofalowym mózgiem”, który jest zdolny przetwarzać zarówno bardzo szybkie dane, jak i komunikaty bezprzewodowe dzięki wykorzystaniu specyficznych cech fal mikrofalowych – donosi serwis scitechdaily.com.
Reklama Reklama
Mózg mikrofalowy: nowa epoka obliczeń bez liczb
Jest to inauguracyjny, całkowicie operacyjny system neuronowy mikrofal umieszczony bezpośrednio na chipie krzemowym. Wykonuje on kalkulacje w domenie częstotliwości w czasie rzeczywistym – w wymagających zastosowaniach, takich jak deszyfrowanie sygnałów radiowych, śledzenie za pomocą radaru oraz obróbka danych cyfrowych – przy poborze prądu mniejszym niż 200 miliwatów.
– Z uwagi na to, że potrafi w sposób programowalny modyfikować sygnały w szerokim spektrum częstotliwości jednocześnie, może być używany do rozmaitych zadań obliczeniowych – objaśnia główny autor badań, doktorant Bal Govind, który realizował badania wspólnie z innym doktorantem, Maxwellem Andersonem. – Pomija on liczne fazy obróbki sygnału, które komputery cyfrowe zwykle muszą wykonywać – dodaje Govind.
Reklama Reklama Reklama
Wysoka efektywność układu wynika z jego budowy, działającej na zasadzie sieci neuronowej ludzkiego mózgu. Chip wykorzystuje powiązane ze sobą tryby elektromagnetyczne w kontrolowanych falowodach, aby rozpoznawać schematy i adaptować się do nadchodzących informacji. W odróżnieniu od typowych sieci neuronowych, które bazują na operacjach cyfrowych i synchronizacji zegarowej poleceń, ten system operuje w analogowym obszarze mikrofalowym, co umożliwia mu przetwarzanie strumieni danych w dziesiątkach gigaherców – znacznie szybciej niż większość procesorów cyfrowych.
Prędkość, oszczędność energii i perspektywy dla sztucznej inteligencji
Innowacyjny chip jest w stanie realizować zarówno proste operacje logiczne, jak i bardziej skomplikowane zadania – na przykład rozpoznawanie ciągów binarnych albo identyfikację wzorów w danych o wysokiej prędkości. Osiągnął dokładność na poziomie 88 procent lub wyższą w różnych próbach klasyfikacji sygnałów bezprzewodowych, dorównując cyfrowym sieciom neuronowym, zużywając zaledwie ułamek ich energii i zasobów – informuje serwis.
– W konwencjonalnych systemach cyfrowych, wraz z komplikowaniem się zadań, niezbędne są bardziej złożone systemy, większa moc i więcej elementów korygujących błędy, aby utrzymać precyzję – wyjaśnia Govind. – Natomiast nasze probabilistyczne podejście umożliwia zachowanie wysokiej dokładności zarówno w prostych, jak i złożonych obliczeniach, bez dodatkowego obciążania systemu – zapewnia naukowiec.
Zdaniem badaczy wyjątkowa wrażliwość układu na sygnały wejściowe czyni go doskonałym do zastosowań w sferze bezpieczeństwa sprzętowego – np. do detekcji anomalii w komunikacji bezprzewodowej w wielu zakresach mikrofal.
Naukowcy są przekonani, że jeśli uda się jeszcze bardziej zredukować zużycie prądu, będzie można zastosować go w tzw. edge computingu. Możliwe byłoby wtedy umieszczenie takiego chipu w smartwatchu lub telefonie komórkowym, umożliwiając kreowanie modeli sztucznej inteligencji bezpośrednio na urządzeniu, bez konieczności wykorzystywania chmury.
Reklama Reklama Reklama
