חוקרי אוניברסיטת קורנל פיתחו מיקרו-שבב בעל עוצמה נמוכה שהם מכנים "מוח מיקרוגל", המעבד הראשון שמחשב הן על אותות נתונים אולטרה-פסטים והן על אותות תקשורת אלחוטית על ידי רתימת הפיזיקה של מיקרוגל.
מפורט ב -11 באוגוסט בכתב העת אלקטרוניקה טבעיתהמעבד הוא הרשת העצבית הראשונה, המיקרוגל האמיתית ומשולב במלואו במיקרו -שבב סיליקון. היא מבצעת חישוב תחום תדרים בזמן אמת עבור משימות כמו פענוח אותות רדיו, מעקב אחר יעד מכ"ם ועיבוד נתונים דיגיטלי, והכל תוך צורך של פחות מ -200 מיליוואטים של כוח.
"מכיוון שהוא מסוגל לעוות באופן ניתן לתכנות על פני פס תדרים רחב באופן מיידי, ניתן להחזיר אותו למספר משימות מחשוב", אמר הסופר הראשי בל גובינד, דוקטורנט שערך את המחקר עם מקסוול אנדרסון, גם סטודנט לדוקטורל. "זה עוקף מספר גדול של שלבי עיבוד אותות שהמחשבים הדיגיטליים בדרך כלל צריכים לעשות."
יכולת זו מופעלת על ידי תכנון השבב כרשת עצבית, מערכת מחשב שעוצבה על המוח, באמצעות מצבים קשורים זה לזה המיוצרים במדריכי גל מכוונים. זה מאפשר לו לזהות דפוסים וללמוד מנתונים. אך בניגוד לרשתות עצביות מסורתיות המסתמכות על פעולות דיגיטליות והוראות שלב אחר שלב המתוזמן על ידי שעון, רשת זו משתמשת בהתנהגות אנלוגית ולא לינארית במשטר המיקרוגל, ומאפשרת לה לטפל בזרמי נתונים בעשרות גיגהרץ הרבה יותר מהר מרוב השבבים הדיגיטליים.
אליסה אפסל, פרופסור להנדסה, שהיה מחבר משותף לסופר עם פיטר מקמהון, פרופסור חבר לפיזיקה יישומית והנדסה, אמר כי "BAL השליך הרבה תכנון מעגלים קונבנציונאלי כדי להשיג זאת. "במקום לנסות לחקות את המבנה של רשתות עצביות דיגיטליות בדיוק, הוא יצר משהו שנראה יותר כמו פטרייה מבוקרת של התנהגויות תדרים שיכולות בסופו של דבר להעניק לך חישוב בעל ביצועים גבוהים."
השבב יכול לבצע גם פונקציות לוגיות ברמה נמוכה וגם משימות מורכבות כמו זיהוי רצפי סיביות או ספירת ערכים בינאריים בנתונים במהירות גבוהה. זה השיג דיוק של 88% או מעל למשימות סיווג מרובות הכוללות סוגי אותות אלחוטיים, הדומים לרשתות עצביות דיגיטליות אך עם חלק מהספק והגודל.
במערכות דיגיטליות מסורתיות, ככל שהמשימות הופכות מורכבות יותר, אתה זקוק ליותר מעגלים, יותר כוח ויותר תיקון שגיאות כדי לשמור על דיוק. אבל בגישה ההסתברותית שלנו, אנו יכולים לשמור על דיוק גבוה על חישובים פשוטים ומורכבים, ללא זה נוסף תקורה. "
בל גובינד, סופר מוביל
הרגישות הקיצונית של השבב לתשומות הופכת אותו למתאים היטב ליישומי אבטחת חומרה כמו חישה חריגות בתקשורת אלחוטית על פני להקות מרובות של תדרי מיקרוגל, לפי החוקרים.
"אנו גם חושבים שאם אנו מצמצמים את צריכת החשמל יותר, נוכל לפרוס אותה ליישומים כמו Edge Computing," אמר אפל, "אתה יכול לפרוס אותו בשעון חכם או בטלפון סלולרי ולבנות דגמים מקוריים במכשיר החכם שלך במקום שתצטרך להיות תלוי בשרת ענן לכל דבר."
למרות שהשבב עדיין ניסיוני, החוקרים אופטימיים לגבי יכולת המדרגיות שלו. הם מבצעים ניסויים בדרכים לשיפור הדיוק שלה ולשלב אותו בפלטפורמות עיבוד דיגיטליות קיימות.
העבודה עלתה ממאמץ גישוש בפרויקט גדול יותר שנתמך על ידי סוכנות הפרויקטים המחקריים המתקדמים להגנה ומתקן המדע והטכנולוגיה של קורנל ננו -סולם, הממומן בחלקו על ידי הקרן הלאומית למדע.
