Исследователи из Корнелльского университета создали первый в мире чип, работающий на микроволнах вместо традиционных цифровых схем.
Процессор представляет первую полноценную микроволновую нейросеть, которую можно разместить на кристалле, и работает быстрее традиционных ЦП. Высокоскоростные приложения, как, например, радиолокационная съемка, требуют быстрой обработки данных. Микроволны в аналоговом спектре способны удовлетворить требования по обработке данных в таких приложениях.
«Поскольку он способен мгновенно программно искажать сигнал в широком диапазоне частот, его можно использовать для решения различных вычислительных задач. Он позволяет избежать значительного количества этапов обработки сигнала, которые обычно выполняют цифровые компьютеры», — объясняет ведущий автор исследования, научный сотрудник из Корнелла Бал Говинд.
Чип использует аналоговые волны микроволнового диапазона электромагнитного спектра и нейросеть на базе искусственного интеллекта для создания гребневидного узора в форме микроволн. Регулярно расположенные спектральные линии в частотной гребенке действуют как линейка, что позволяет быстро и точно измерять частоты.
Нейросети, на которых базируется этот чип, представляют наборы алгоритмов машинного обучения, вдохновленных работой человеческого мозга. Микропроцессор использует взаимосвязанные электромагнитные узлы внутри настраиваемых волноводов для выявления закономерностей в наборах данных и адаптации к поступающей информации.
Чип был создан с использованием интегральной схемы (MNN), которая обрабатывает спектральные компоненты (отдельные частоты в сигнале), собирая характеристики входных данных в широкой полосе пропускания. Он способен выполнять простые логические операции и сложные вычисления, в частности, распознавание двоичных последовательностей или выявление закономерностей высокоскоростных данных, с точностью 88%.
В микроволновом аналоговом диапазоне и с использованием вероятностного подхода чип способен обрабатывать потоки данных с частотой в несколько десятков ГГц (не менее 20 млрд операций в секунду). Это выше скорости большинства процессоров в обычных пользовательских компьютерах, которые обычно работают на частоте от 2,5 до 4 ГГц (от 2,5 до 4 млрд операций в секунду).
Как отмечает Бал Говинд, для сохранения точности традиционные цифровые системы требуют большего количества схем, больше мощности и возможностей для исправления ошибок. Вместо этого вероятностный подход позволил разработчикам сохранять высокую точность как в простых, так и в сложных вычислениях без необходимости дополнительных затрат.
Микросхема потребляет менее 0,2 Вт. Большинству современных процессоров необходима входная мощность не менее 65 Вт. Исследователи отмечают, что низкое энергопотребление позволяет интегрировать чип в персональные и носимые устройства. Далее ученые планируют упростить конструкцию, уменьшив количество волноводов и размеры чипа. Компактная микросхема может использовать объединенные между собой гребенки и генерировать широкий выходной спектр, совершенствуя процесс обучения нейросетей.
Результаты исследования опубликованы в Nature Electronics
СпецпроектыНовий HP ZBook Ultra G1a: потужний процесор AMD Ryzen AI Max+PRO 395, ШІ та уніфікована пам'ять до 128 ГБУстановка зберігання енергії: де буде вигідною, яку вибрати та чим вона відрізняється від ДБЖ
Источник: LiveScience
