Мікрохвильовий мозковий чіп поєднує штучний інтелект та бездротові обчислення

Команда інженерів Корнельського університету щойно створила мікрочіп на базі штучного інтелекту, який може обробляти як обчислення, так і зв'язок на гігагерцовій швидкості з мінімальним споживанням енергії. Мікрохвильовий мозковий чіп відкидає традиційну інформатику на користь нейронної мережі, дозволяючи йому навчатися як людський мозок.

Цей прорив може мати величезний вплив на все, від найсучасніших систем штучного інтелекту до ваших майбутніх розумних годинників. Ось як ця команда інноваційних дослідників з'ясувала, як використовувати потужність мікрохвиль для досягнення нового рівня обчислювальних можливостей і що це означає для вас у майбутньому.

Як працюють бездротові мережі сьогодні

Цифрові бездротові мережі є основою сучасних технологічних революцій. Ці системи життєво важливі для забезпечення безперебійної роботи високотехнологічного світу та безперебійного зв'язку. Примітно, що перша цифрова бездротова мережа почала функціонувати в 1971 році. Вона називалася ALOHA.net, на честь Гавайського університету, який підтримував дослідження,

Цифрові бездротові мережі функціонують, перетворюючи цифрові сигнали на радіохвилі. Ці хвилі потім надсилаються через передачу та приймаються через антену. Звідси сигнал декодується, щоб можна було безпечно витягти вихідні дані.

Проблеми з цифровими бездротовими мережами

Існує кілька проблем, властивих цифровим бездротовим мережам. Ці вузькі місця виникають з кількох причин, зокрема через постійну потребу в оновленні обладнання, такого як антени, процесори та інші цифрові системи, для обробки більшого обсягу даних. Крім того, ці мережі є енергоємними, вимагаючи більше живлення для кожного нового доданого компонента.

На жаль, цифрові бездротові технології досягли плато з точки зору продуктивності. Ці системи обмежені своєю структурою, яка вимагає організації даних та їх пропускання через двійкові логічні вентилі, синхронізовані з годинником. Визнаючи потребу в швидшому зв'язку для виконання таких завдань, як хмарні обчислення штучного інтелекту, команда інженерів Корнелла запропонувала новий підхід до вирішення цих проблем раз і назавжди.

Дослідження мікрохвильового мозкового чіпа

An інтегрована мікрохвильова нейронна мережа для широкосмугових обчислень та зв'язку, опубліковано¹ У журналі Nature Electronics описується нова конструкція мікросхеми, здатна обійти кілька етапів цифрової обробки сигналів для досягнення високої продуктивності в крихітному корпусі. Їхня нова конструкція мікросхеми працює як мікрохвильовий мозок, використовуючи унікальні характеристики цих хвиль у поєднанні з вдосконаленою нейронною мережею для забезпечення можливостей зв'язку та обробки з одного мікросхеми.

Вбудований дизайн нейронних мереж

У рамках цього підходу інженери створили спеціальний протокол штучного інтелекту. Потім фреймворк штучного інтелекту був запрограмований безпосередньо в апаратне забезпечення. Штучний інтелект дозволяє системі зчитувати специфічні дані на основі амплітуди, фази та частоти мікрохвиль. Таким чином, кожен хвилевід може миттєво передавати велику кількість даних.

Джерело - Корнельського університету

Використання мікрохвиль для передачі даних

У традиційній цифровій бездротовій мережі зв'язок забезпечують електричні нейрони. Однак у цій стратегії використовуються контрольовані сплески мікрохвильової енергії. Ці настроювані мікрохвильові хвилеводи природним чином формують візерунки.

Ці закономірності потім можуть бути вловлені штучним інтелектом, що дозволяє передавати сигнали на частоті десятків гігагерц та зменшує затримки, пов'язані з цифровим кодуванням та декодуванням. В ідеалі, змішування та поширення мікрохвиль досягають тієї ж мети, що й кілька програм з точки зору можливостей кодування та передачі.

Аналогова мікрохвильова фізика

Унікальні характеристики мікрохвиль роблять їх ідеальними для цього завдання. По-перше, їхня нелінійна поведінка дозволяє обробляти більше даних під час кодування, а також забезпечує надшвидку обробку даних та бездротового сигналу. Цей підхід поєднується з настроюваними хвилеводами та спеціально розробленою нейронною мережею для забезпечення швидкості передачі даних наступного рівня.

Мікрочіп низького енергоспоживання

Вражає, що мікрохвильовий мозковий чіп потребує лише частку енергії, яку потребують традиційні системи для виконання аналогічних завдань. Цей невеликий кремнієвий мікрочіп споживає менше 200 мВт. Він здатний досягти такої додаткової ефективності, виконуючи одночасно два завдання, надшвидку обробку даних та бездротовий зв'язок.

Обчислення штучного інтелекту в режимі реального часу

Мікрохвильовий мозковий чіп має додаткову чутливість завдяки здатності штучного інтелекту розпізнавати закономірності та навчатися, як людський мозок. Система сканує контрольований набір частотних поведінок у співвідношенні з класифікацією схем кодування для досягнення високопродуктивних обчислень. Використання мікрохвиль у чіпі забезпечує високу чутливість і дозволяє йому обробляти обчислення в частотній області в режимі реального часу, низькорівневі логічні функції та широкий спектр інших складних завдань.

Тестування та результати мікрохвильових чіпів для мозку

Інженери протестували свою систему з найпродуктивнішими цифровими варіантами, щоб перевірити, чи витримують їхні концепції. Тест включав класифікацію бездротових сигналів та виконання обчислень у широкому спектрі цифрових передач. Примітно, що результати дослідження пролили світло на майбутнє бездротового зв'язку.

Мікрохвильовий мозковий чіп перевершив аналогові та цифрові методи бездротового зв'язку. Вражаюче, система змогла класифікувати кілька типів бездротових сигналів з точністю, порівнянною з набагато більшими та дорожчими цифровими системами. Зокрема, у звіті зазначається, що штучний інтелект досяг точності 88% у кількох тестах класифікації.

Інженери також зазначили, що вони можуть налаштовувати систему за допомогою тюнерів та перемикачів сигналів у режимі реального часу. Ця можливість дозволяє чіпу миттєво перемикатися між завданнями штучного інтелекту без втрати продуктивності. Все це досягається без використання цифрових функцій або спеціальних схем.

Проведіть пальцем, щоб прокрутити →

Переваги мікрохвильового чіпа для мозку

Існує довгий список переваг, які дослідження мікрохвильового мозкового чіпа виводить на ринок. По-перше, воно відкриває двері для швидших та надійніших бездротових мереж та електроніки. Таким чином, це важлива віха в бездротовому зв'язку, оскільки являє собою перший мікрохвильовий процесор, здатний одночасно обчислювати надшвидкісні дані та сигнали бездротового зв'язку.

Компактний форм-фактор для носимих пристроїв

Ще однією важливою перевагою, яку слід згадати, є розмір пристрою. Цей компактний кремнієвий чіп має лише частину розміру аналогічних продуктивних цифрових систем. Його крихітний розмір означає, що одного дня він може живити ваші портативні пристрої або смарт-пристрої.

Енергоефективність менше 200 мВт

Мікрохвильовий мозковий чіп був створений для мінімального енергоспоживання. Ця ефективна конструкція виконує високошвидкісні завдання, потребуючи менше 200 міліват енергії. Таке низьке енергоспоживання було досягнуто завдяки принципу функціонування мікрохвиль та природній чутливості апаратного забезпечення до змін у поведінці сигналу.

висока точність

Найважливішою перевагою цього дослідження є демонстрація того, як ця недорога система може забезпечувати високоточні результати. Мікрохвильові мозкові чіпи усувають кілька цифрових перешкод, таких як потреба в додаткових схемах та системах корекції помилок. Вони природним чином виявляють аномалії в бездротовому зв'язку та можуть вільно працювати на різних мікрохвильових частотах.

Заявки та часова шкала ринку

Існує кілька реальних застосувань технології мікрохвильових чіпів для мозку. Очевидне застосування — у системах штучного інтелекту. Такі протоколи, як ChatGPT та інші, вимагають інтенсивної передачі даних та зв'язку. Ця остання конструкція чіпа розмиває межу між комунікаційним обладнанням та системами обробки, знижуючи витрати та відкриваючи шлях для пристроїв штучного інтелекту наступного покоління.

Носимі пристрої та розумні пристрої

Інженери розповіли про те, як їхня робота може покращити носимі технології. Вони уявляють, що їхні системи дозволять мобільним телефонам та смарт-годинникам підтримувати локальні системи штучного інтелекту, замість того, щоб їм доводилося взаємодіяти з хмарою для кожного завдання. Ця стратегія може покращити продуктивність та доступність цих пристроїв у майбутньому.

Програми безпеки

Ще одним важливим застосуванням мікрохвильового мозкового чіпа буде моніторинг аномалій сигналів у швидких цифрових мережах. Оскільки кожен мікрохвильовий випромінювач може відображати величезну кількість даних системі, це дозволяє цим протоколам забезпечувати сканування бездротового трафіку в режимі реального часу.

Мікрохвилі є важливою частиною радіолокаційної технології. Таким чином, цей технологічний прорив може допомогти вивести технології відстеження та націлювання на новий рівень. Майбутні системи відстежуватимуть більше цілей і навіть декодуватимуть перевантажені цифрові канали в режимі реального часу.

Хронологія мікрохвильового мозкового чіпа

Мікрохвильовий мозковий чіп з'явиться на ринку протягом наступних 5-7 років. По-перше, попит на високопродуктивні бездротові системи ще ніколи не був таким високим. Використання командою мікрохвиль відкриває шлях до кращої продуктивності та зменшення накладних витрат. Усі ці фактори стимулюватимуть інвестиції, масштабування та інтеграцію мікрохвильових систем.

Дослідники мікрохвильових чіпів для мозку

Корнельський університет провів дослідження мікрохвильового мозку. У статті зазначено, що основними дослідниками є Бала Говінд, Максвелл Г. Андерсон, Фан О. Ву, Пітер Л. МакМагон та Алісса Апсел. Крім того, дослідження отримало фінансову підтримку від Агентства перспективних дослідницьких проектів Міністерства оборони та Корнельського науково-технологічного фонду наномасштабних технологій.

Майбутнє мікрохвильових чіпів для мозку

Майбутнє технології мікрохвильового мозку включатиме прагнення до масштабованості. Технологія довела свою ефективність, але тепер інженерам потрібно буде її масштабувати, щоб побачити, чи зможе вона безпечно обробляти шалений обсяг даних, що передаються через найсучасніші цифрові мережі сьогодні.

Інвестування в цифрові комунікації

Сектор цифрового зв'язку є дуже конкурентним ринком. У цьому секторі залишається активним кілька великих фірм, які інвестують мільйони в дослідження та розробки в надії покращити продуктивність. Ось одна компанія, яка залишається провідним варіантом для інвесторів та піонером у сфері цифрового бездротового мережевого зв'язку.

InterDigital Inc

InterDigital Inc. (IDCC ) була заснована в 1972 році в місті Кінг-оф-Пруссія як Міжнародна корпорація мобільних машин. Засновник компанії, Шервін Селігсон, вийшов на ринок, щоб удосконалити портативні аналогові радіостанції та бездротові портативні технології того часу.

Відтоді InterDigital Inc. постійно розширювала свою продукцію та зміщувала свою увагу в бік цифрових систем. У 1992 році компанія змінила свою назву на InterDigital Communications Corp., щоб відобразити свій новий акцент на нові цифрові бездротові мережі.

У 1998 році InterDigital уклала важливе партнерство з постачальником мобільних телефонів Nokia. У рамках стратегічного партнерства InterDigital допомагала Nokia у розробці та виробництві компонентів стільникової мережі 3G.

Навіть сьогодні Interdigital залишається піонером у секторі бездротового зв'язку. Цікаво, що компанія також розширила свою діяльність, включивши до неї системи штучного інтелекту та інструменти для обробки відео. Таким чином, ті, хто шукає виробника та дослідника компонентів бездротових мереж, виявлять, що InterDigital має довгу та яскраву історію на ринку.

Останні новини та події щодо акцій InterDigital Inc. (IDCC)

Мікрохвильовий мозковий чіп | Висновок

Слід зазначити, що мікрохвильовий мозковий чіп має потенціал для революції в секторі зв'язку. Інтуїтивний підхід інженерів у поєднанні з унікальними характеристиками мікрохвиль допоміг зробити це дослідження успішним. Тепер команда співпрацюватиме з іншими дослідниками, щоб просувати технологію вперед, сподіваючись створити потужніші та безпечніші бездротові мережеві варіанти для всіх.

Дізнайтеся про інші круті прориви в комп'ютерній галузі тут.

Список використаної літератури:

^{1. Говінд, Б., Андерсон, М. Г., Ву, Ф. О. та інші Інтегрована мікрохвильова нейронна мережа для широкосмугових обчислень та зв'язку. Нац Електрон (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01422-1}