Cercetătorii dezvoltă primul cip computerizat alimentat cu microunde – mai rapid și mai eficient energetic

O inovație remarcabilă în domeniul tehnologiei procesorului a fost recent dezvăluită, sub forma unui cip ce utilizează microundele în locul circuitelor digitale convenționale pentru a efectua operațiuni. Aceasta nouă tehnologie promite să revoluționeze sistemele AI și comunicațiile wireless, conform unui studiu publicat pe 14 august în jurnalul Nature Electronics.

Cercetătorii au creat un microcip complet nou, care funcționează pe baza unui rețea neurală microwave (MNN), fiind primul de acest fel care se încadrează pe un singur cip. Procesorul este capabil să efectueze operațiuni mai rapid decât unitățile centrale de procesare (CPU) tradiționale, fapt demonstrat în studiul amintit.

Aplicațiile cu lățime de bandă mare, cum ar fi imagistica radar, necesită procesare de mare viteză. Microundele, care operează în spectrul analog, pot satisface necesitățile de procesare ale acestor aplicații, motiv pentru care cercetătorii au adoptat această nouă abordare în calculatoare.

“Deoarece poate distorsiona în mod programabil pe o gamă largă de frecvențe instantaneu, poate fi reconfigurat pentru mai multe sarcini de calcul”, a declarat autorul principal al studiului, Bal Govind, doctorand la Universitatea Cornell. “Acesta ocolește un număr mare de pași de procesare a semnalului pe care computerele digitale trebuie să le efectueze.”

Cipul folosește unde analogice în gama de microunde a spectrului electromagnetic, în cadrul unei rețele neuronale de inteligență artificială, pentru a crea un model în formă de pieptene în forma de undă a microundelor. Liniile spectrale regulat spațiate în pieptenul de frecvențe acționează ca un riglă, facilitând astfel măsurători rapide și precise ale frecvențelor.

Rețelele neuronale, care stau la baza cipului cu microunde, sunt colecții de algoritmi de învățare automată inspirați de structura creierului uman. Cipul creierului cu microunde utilizează noduri electromagnetice interconectate în cadrul ghidurilor de undă reglabile pentru a identifica modele în seturi de date și pentru a se adapta la informațiile care vin.

Cipul este capabil să rezolve operațiuni logice simple și calcule avansate, cum ar fi recunoașterea secvențelor binare sau identificarea modelelor în date de mare viteză, cu o rată de acuratețe de 88%. În cadrul studiului, cercetătorii au demonstrat acest lucru în mai multe provocări de clasificare a semnalelor wireless.

Funcționând în gama analogică a microundelor și aplicând o abordare probabilistică, cipul poate procesa fluxuri de date de ordinul zecilor de gigahertzi (cel puțin 20 de miliarde de operațiuni pe secundă), o viteză care depășește cea a majorității procesoarelor de computere personale, care operează tipic între 2,5 și 4 GHz (2,5 miliarde până la 4 miliarde de operațiuni pe secundă).

“Alyssa Apsel, co-autor senior al studiului și director al Școlii de Inginerie Electrică și de Computere de la Universitatea Cornell, a menționat că Bal a renunțat la multe designuri de circuite convenționale pentru a atinge acest rezultat.”