Ερευνητές του Cornell University παρουσίασαν ένα πρωτότυπο μικροτσίπ που υπόσχεται να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε την επεξεργασία δεδομένων. Το τσιπ, που οι ερευνητές αποκαλούν microwave brain, χρησιμοποιεί τα ίδια ραδιοκύματα που ρυθμίζουν τις ασύρματες επικοινωνίες, για να εκτελεί υπολογισμούς με απίστευτη ταχύτητα και εντυπωσιακά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας – μόλις 200 milliwatts. Πρόκειται για τον πρώτο επεξεργαστή στον κόσμο που ενσωματώνει ένα νευρωνικό δίκτυο μικροκυμάτων απευθείας πάνω σε πυρίτιο.
Η φιλοσοφία του νέου μικροτσίπ απέχει πολύ από εκείνη των παραδοσιακών ψηφιακών συστημάτων. Ενώ οι κλασικοί επεξεργαστές λειτουργούν με βήμα-βήμα εντολές που συγχρονίζονται από ένα “ρολόι”, το microwave brain αξιοποιεί αναλογικά σήματα σε συχνότητες που φτάνουν δεκάδες gigahertz. Αυτό του δίνει τη δυνατότητα να αναλύει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο, κάτι εξαιρετικά χρήσιμο για εφαρμογές που σχετίζονται με ραντάρ, τηλεπικοινωνίες και ψηφιακές μεταδόσεις.
Σύμφωνα με τον Bal Govind, υποψήφιο διδάκτορα και πρώτο συγγραφέα της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο Nature Electronics, το τσιπ μπορεί να προγραμματιστεί ώστε να “παραμορφώνει” ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Με τον τρόπο αυτό, προσαρμόζεται εύκολα σε διαφορετικά καθήκοντα χωρίς την ανάγκη επιπλέον υλικού. Ο συνεργάτης του Maxwell Anderson τόνισε ότι η συσκευή καταφέρνει να παρακάμπτει πολλά από τα βήματα που σε συμβατικούς υπολογιστές απαιτούν πολύπλοκα κυκλώματα και υψηλή ενεργειακή κατανάλωση.
Η αρχιτεκτονική του θυμίζει τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, ωστόσο το αποτύπωμά της παραπέμπει περισσότερο σε έναν βιολογικό εγκέφαλο. Αντί για γραμμές κώδικα, εδώ συναντάμε κυματοδηγούς και φυσικές συνδέσεις που αναγνωρίζουν μοτίβα μέσα στα εισερχόμενα δεδομένα. Οι ερευνητές περιγράφουν τη δομή του ως ένα είδος “ελεγχόμενου μωσαϊκού” συχνοτήτων, που δεν στοχεύει στην πιστή αντιγραφή των ψηφιακών μοντέλων αλλά στην επίτευξη υψηλών επιδόσεων με μεγαλύτερη ευελιξία.
Στις πρώτες δοκιμές, το microwave brain κατέγραψε ακρίβεια ίση ή και μεγαλύτερη του 88% στην αναγνώριση διαφορετικών ασύρματων σημάτων. Το επίπεδο αυτό είναι συγκρίσιμο με εκείνο ψηφιακών νευρωνικών δικτύων, αλλά με πολύ μικρότερες απαιτήσεις σε χώρο και ενέργεια. Επιπλέον, το τσιπ έδειξε ότι μπορεί να εκτελεί βασικές λογικές πράξεις, αλλά και πιο σύνθετες λειτουργίες, όπως η μέτρηση δυαδικών τιμών μέσα σε ταχύτατες ροές δεδομένων.
Η ευελιξία και η ευαισθησία του μικροτσίπ το καθιστούν κατάλληλο για ένα πλήθος εφαρμογών. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ύποπτων δραστηριοτήτων σε δίκτυα ραδιοεπικοινωνιών, αλλά και σε σενάρια edge computing. Για παράδειγμα, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε έξυπνα ρολόγια ή smartphones, μειώνοντας την εξάρτηση από servers στο cloud και ανοίγοντας τον δρόμο για μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης που τρέχουν απευθείας σε προσωπικές συσκευές.
Μια τέτοια προοπτική θα έδινε στους χρήστες μεγαλύτερη αυτονομία και καλύτερη προστασία δεδομένων, αφού οι ευαίσθητες πληροφορίες δεν θα χρειάζεται να αποστέλλονται σε κεντρικά κέντρα δεδομένων. Παράλληλα, θα βελτίωνε τις ταχύτητες επεξεργασίας, κάτι ιδιαίτερα σημαντικό για εφαρμογές που απαιτούν άμεση απόκριση.
Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, το project βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο. Οι ερευνητές ωστόσο δηλώνουν αισιόδοξοι για τη δυνατότητα κλιμάκωσης της τεχνολογίας. Στόχος για το άμεσο μέλλον είναι η περαιτέρω βελτίωση της ακρίβειας και η πλήρης συμβατότητα με τις υπάρχουσες ψηφιακές πλατφόρμες, ώστε το τσιπ να μπορεί να ενσωματωθεί σε πραγματικές εφαρμογές.
[via]
