Z tego artykułu się dowiesz:
- Jakie unikalne właściwości fal mikrofalowych są wykorzystywane w nowym mikroprocesorze?
- W jaki sposób architektura mikroprocesora różni się od tradycyjnych cyfrowych systemów komputerowych?
- Jakie korzyści przynosi energooszczędność i wysoka wydajność nowego chipu?
- Jakie zastosowania mogą być możliwe dzięki wyjątkowej czułości układu na sygnały wejściowe?
Naukowcy z Uniwersytetu Cornella w stanie Nowy Jork opracowali nowy typ niskoenergetycznego mikroprocesora, nazwanego „mózgiem mikrofalowym”, zdolnego do przetwarzania zarówno ultraszybkich danych, jak i sygnałów komunikacji bezprzewodowej dzięki wykorzystaniu unikalnych właściwości fal mikrofalowych – informuje portal scitechdaily.com.
Mikrofalowy mózg: nowa era obliczeń bez cyfr
Jest to pierwszy w pełni funkcjonalny mikrofalowy system neuronowy zbudowany bezpośrednio na krzemowym chipie. Wykonuje on obliczenia w dziedzinie częstotliwości w czasie rzeczywistym – w wymagających zastosowaniach, takich jak dekodowanie sygnałów radiowych, śledzenie radarowe i przetwarzanie danych cyfrowych – przy zużyciu mniejszym niż 200 miliwatów mocy.
Czytaj więcej
Naukowcy stworzyli pierwszy na świecie chip z zupełnie nowego materiału. W testach pokonuje krzem i spełnia nawet wymagania dla technologii z… 2037...
– Dzięki temu, że potrafi w sposób programowalny zniekształcać sygnały w szerokim zakresie częstotliwości jednocześnie, może być wykorzystywany do różnych zadań obliczeniowych – wyjaśnia główny autor badania, doktorant Bal Govind, który prowadził badania wspólnie z innym doktorantem, Maxwellem Andersonem. – Omija on wiele etapów przetwarzania sygnału, które komputery cyfrowe muszą zazwyczaj wykonywać – dodaje Govind.
Wysoka wydajność układu wynika z jego architektury, działającej jak sieć neuronowa ludzkiego mózgu. Chip wykorzystuje wzajemnie połączone tryby elektromagnetyczne w regulowanych falowodach, aby rozpoznawać wzorce i dostosowywać się do napływających informacji. W przeciwieństwie do standardowych sieci neuronowych, które opierają się na operacjach cyfrowych i zegarowym taktowaniu instrukcji, ten system działa w analogowym zakresie mikrofalowym, co pozwala mu przetwarzać strumienie danych w dziesiątkach gigaherców – znacznie szybciej niż większość cyfrowych procesorów.
Szybkość, energooszczędność i potencjał dla sztucznej inteligencji
Nowatorski chip potrafi wykonywać zarówno proste operacje logiczne, jak i bardziej zaawansowane zadania – na przykład rozpoznawanie sekwencji binarnych czy identyfikację wzorców w danych o dużej prędkości. Osiągnął dokładność na poziomie 88 proc. lub wyższą w różnych testach klasyfikacji sygnałów bezprzewodowych, dorównując cyfrowym sieciom neuronowym przy zużyciu jedynie ułamka ich energii i przestrzeni – informuje portal.
Czytaj więcej
Huawei chwali się „najpotężniejszym na świecie” klastrem chipów AI, podczas gdy Nvidia mierzy się z rosnącymi problemami w Chinach. Pekin ruguje ją...
– W tradycyjnych systemach cyfrowych, wraz ze wzrostem złożoności zadań, potrzebne są bardziej rozbudowane układy, większa moc i więcej mechanizmów korekcji błędów, by utrzymać dokładność – wyjaśnia Govind. – Tymczasem nasze probabilistyczne podejście pozwala zachować wysoką precyzję zarówno w prostych, jak i złożonych obliczeniach, bez dodatkowego obciążenia systemu – zapewnia naukowiec.
Według badaczy ekstremalna czułość układu na sygnały wejściowe sprawia, że nadaje się on idealnie do zastosowań w zakresie bezpieczeństwa sprzętowego – np. do wykrywania anomalii w komunikacji bezprzewodowej w wielu pasmach mikrofalowych.
Naukowcy są przekonani, że jeśli uda się jeszcze bardziej obniżyć zużycie energii, będzie można zastosować go w tzw. edge computingu. Można by wtedy umieścić taki chip w smartwatchu czy telefonie komórkowym, umożliwiając tworzenie modeli sztucznej inteligencji bezpośrednio na urządzeniu, bez potrzeby korzystania z chmury.
