Дослідники Корнелльського університету представили перший у світі мікрохвильовий мікрочип, який працює значно швидше та ефективніше за звичайні цифрові процесори. Інноваційний процесор здатний виконувати обчислення як для надшвидких потоків даних, так і для бездротових сигналів, використовуючи мікрохвилі замість традиційних цифрових схем.
Про це розповідає ProIT
Особливості та принцип роботи унікального чипа
Новий чип є повноцінною мікрохвильовою нейромережею, яку можна розмістити на одному кристалі. Він створений для обробки даних у застосуваннях, що вимагають надзвичайної швидкості, наприклад, у радіолокації. Мікрохвилі в аналоговому діапазоні дозволяють забезпечити необхідну продуктивність для таких сценаріїв.
“Оскільки він здатний миттєво програмно спотворювати сигнал у широкому діапазоні частот, його можна використовувати для розв’язання різних обчислювальних задач. Він дозволяє уникнути значної кількості етапів обробки сигналу, які зазвичай виконують цифрові комп’ютери”, — пояснює провідний автор дослідження, науковий співробітник з Корнелла Бал Говінд.
Чип застосовує аналогові мікрохвилі та нейромережу на базі штучного інтелекту для створення гребенеподібного візерунка у вигляді мікрохвиль. Регулярно розташовані спектральні лінії у частотній гребінці слугують точним інструментом для вимірювання частот.
Нейромережі, що лежать в основі пристрою, імітують набір алгоритмів машинного навчання, натхнених роботою людського мозку. Мікропроцесор використовує взаємопов’язані електромагнітні вузли в настроюваних хвильоводах, що дозволяє виявляти закономірності у великих масивах даних та адаптуватися до нової інформації.
Енергозбереження, швидкість і перспективи застосування
Інтегрована схема (MNN) у чипі обробляє спектральні компоненти сигналу, збираючи дані у широкій смузі пропускання. Вона може виконувати як прості логічні операції, так і складні обчислення, наприклад, розпізнавання двійкових послідовностей або виявлення структур у високошвидкісних даних з точністю до 88%.
Використовуючи ймовірнісний підхід у мікрохвильовому аналоговому режимі, мікрочип обробляє потоки даних із частотою щонайменше 20 ГГц, що суттєво перевищує стандартну продуктивність процесорів у масових комп’ютерах (2,5–4 ГГц). Такий підхід дозволяє зберігати високу точність навіть у складних обчисленнях без підвищення витрат на додаткову потужність та виправлення помилок.
Ще однією перевагою розробки є надзвичайно низьке енергоспоживання – менше 0,2 Вт, у порівнянні з мінімум 65 Вт для сучасних процесорів. Це відкриває шлях до використання таких чипів у персональних і носимих пристроях. Дослідники вже працюють над подальшим зменшенням розмірів та спрощенням конструкції, що дозволить інтегрувати чип у ще ширший спектр пристроїв і зробить навчання нейромереж ефективнішим.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Electronics.
