Американські науковці презентували новий тип мікрохвильового процесора, який отримав назву «мікрохвильовий мозок» і призначений для надшвидких бездротових обчислень. Цей чип демонструє рівень точності, порівнянний із сучасними цифровими нейронними мережами, але настільки компактний, що його можна розміщувати у пристроях та системах, де використання звичайних рішень такого рівня раніше було неможливим.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Розробкою займалися фахівці Корнельського університету, які створили енергоефективний процесор, здатний одночасно опрацьовувати як надшвидкі потоки даних, так і сигнали бездротового зв’язку, використовуючи фізичні принципи мікрохвиль. Пристрій повністю інтегровано у кремнієвий мікрочип і вважається першою у світі мікрохвильовою нейронною мережею. Він виконує обчислення у частотній області в реальному часі, справляючись із завданнями декодування радіосигналів, відстеження цілей за допомогою радарів та обробки цифрових потоків, споживаючи при цьому не більше 200 міліват потужності.
За словами провідного автора проєкту, докторанта Бала Говінда, головною перевагою цього чипа є здатність миттєво змінювати характеристики сигналів у широкому спектрі частот у повністю програмований спосіб, що дозволяє виконувати широкий спектр обчислювальних завдань. Його колега, докторант Максвелл Андерсон, зазначив, що ця розробка дозволяє уникати великої кількості традиційних етапів цифрової обробки сигналів, що значно прискорює роботу.
Архітектура чипа побудована за принципами, натхненними роботою людського мозку: для з’єднання його функціональних елементів використовуються спеціальні хвилеводи, які дозволяють виявляти закономірності та навчатися на основі вхідних даних. На відміну від стандартних цифрових мікропроцесорів, що обробляють команди послідовно, синхронізуючись із тактовою частотою, цей пристрій працює з високошвидкісними аналоговими сигналами в мікрохвильовому діапазоні. Це забезпечує частоту обробки даних у десятках гігагерц, що значно перевищує показники більшості звичайних цифрових чіпів.
Професорка інженерії та співавторка дослідження Алісса Апсел відзначила, що Говінд відмовився від багатьох традиційних схем, щоб досягти такої продуктивності. Замість копіювання структури цифрових нейронних мереж він створив систему, що працює як керована комбінація частотних характеристик, здатна забезпечити високу ефективність обчислень.
Можливості нового чипа універсальні: він здатний виконувати як базові логічні операції, так і складні алгоритмічні задачі – від виявлення конкретних бітових послідовностей до підрахунку двійкових значень у швидкозмінних потоках даних. Під час випробувань пристрій продемонстрував точність на рівні 88% і вище у визначенні типів бездротових сигналів, що відповідає продуктивності передових цифрових нейронних мереж, при цьому споживаючи набагато менше енергії та займаючи значно менше місця.
Як пояснив Говінд, у звичайних цифрових системах із зростанням складності задач для підтримки точності доводиться збільшувати кількість обчислювальних елементів, споживану потужність та обсяги корекції помилок. Імовірнісний підхід, використаний у цій розробці, дозволяє зберігати високу точність незалежно від складності завдань без додаткових витрат ресурсів.
Дослідники відзначають, що надвисока чутливість чипа до вхідних сигналів робить його особливо корисним для апаратних застосувань, зокрема для виявлення аномалій у бездротових комунікаціях у різних мікрохвильових діапазонах. За словами Апсел, подальше зниження енергоспоживання відкриє шлях до його використання в пристроях периферійних обчислень. Такий чип можна буде вбудовувати в смарт-годинники чи мобільні телефони, даючи змогу створювати й запускати моделі штучного інтелекту безпосередньо на пристрої, без постійної залежності від хмарних сервісів.
Наразі «мікрохвильовий мозок» перебуває на стадії експериментального зразка, однак команда впевнена у його потенціалі для масштабування. Робота над удосконаленням точності та оптимізацією вже триває, щоб інтегрувати цей процесор у сучасні платформи мікрохвильової та цифрової обробки даних.
Читайте також:
- NVIDIA та AMD платитимуть США 15% доходів від продажу AI-чипів у Китаї
- Neuralink Маска успішно вживила мозковий чип третій людині