شركة كويلتر تُظهر أن الذكاء الاصطناعي قادر الآن على تصميم أجهزة حقيقية باستخدام أول حاسوب مصمم هندسيًا في العالم

لقد تغير الخط الفاصل بين ما يبنيه البشر وما يمكن للآلات أن تخلقه بشكل مستقل بطريقة جذرية. اللحافكشفت شركة "إن إكس بي"، المتخصصة في الذكاء الاصطناعي القائم على الفيزياء والموجه نحو تصميم الإلكترونيات، عن أول حاسوب مصمم بالكامل بواسطة الذكاء الاصطناعي - ليس فقط بمساعدة، بل بتصميم وتركيب وتوجيه مكوناته والتحقق من صحتها بواسطة محرك ذكاء اصطناعي مُدرَّب على فهم قوانين الفيزياء التي تحكم الأجهزة الحقيقية. لم تكن النتيجة مجرد محاكاة أو عرضًا نظريًا، بل حاسوبًا مصنّعًا يعمل بنظام لينكس، مكونًا من لوحتين، ومبنيًا حول معالج NXP i.MX 8M Mini، وقد اشتغل بنجاح من المحاولة الأولى.

المبادرة تسمى مشروع سبيدرن، يختصر هذا النظام ما يتطلب عادةً فريقًا هندسيًا وأشهرًا من التخطيط الدقيق والتوجيه وحل المشكلات إلى دورة تطوير سريعة مدتها أسبوع واحد يقودها مهندس واحد يعمل جنبًا إلى جنب مع منصة Quilter. إنها لحظة فارقة ليس فقط للذكاء الاصطناعي في تصميم الأجهزة، بل أيضًا لوتيرة الابتكار في صناعة الإلكترونيات بأكملها.

يحاول صانع اللحاف التقليدي كسر عنق الزجاجة

يُعدّ تصميم الإلكترونيات الحديثة من آخر المجالات الهندسية التي لا يزال فيها الممارسون ذوو المهارات العالية يؤدون أعمالًا يدوية دقيقة للغاية. لطالما كان تصميم لوحات الدوائر المطبوعة عملية شاقة تتأثر بالقيود الفيزيائية، مثل سلامة الإشارة، ومطابقة الأزواج التفاضلية، والسلوك الحراري، وحساسية التداخل الكهرومغناطيسي، وأهداف المعاوقة، وتفاوتات التصنيع، ومئات من قواعد التصميم الدقيقة التي تؤثر على الموثوقية. حتى أكثر المهندسين خبرةً يبنون هذه اللوحات المعقدة من خلال دورات من التجربة والمراجعة وإعادة التوجيه.

بينما تستطيع فرق تطوير البرمجيات إصدار التحديثات يوميًا، غالبًا ما تنتظر فرق تطوير الأجهزة أسابيع بين كل مراجعة وأخرى. نادرًا ما تعمل لوحة متعددة الطبقات ذات كثافة عالية تدعم نظامًا على وحدة وواجهات عالية السرعة من المحاولة الأولى، حتى مع فرق الخبراء. هذا التباطؤ في وتيرة التطوير يحد من التجريب، ويزيد التكاليف، ويقيد الجداول الزمنية للمنتجات، ويجعل الأجهزة مقاومة بشكل أساسي للسرعة التي نشهدها في تطوير البرمجيات الحديثة.

هذه هي العقبة التي سعى صانع اللحف إلى التخلص منها.

كيف يعمل نظام الذكاء الاصطناعي الخاص بشركة كويلتر

إن المحرك الأساسي لـ Quilter ليس نموذج لغة أو موجه تلقائي مُحسَّن. إنه نظام التعلم المعزز المدفوع بالفيزياء يفهم هذا النظام القيود الكهربائية والحرارية كمدخلات تصميم أساسية. يُدخل المهندسون إلى النظام مخططًا تخطيطيًا وقيودًا (اختياريًا)، فيُنتج الذكاء الاصطناعي تصميمات لوحات الدوائر المطبوعة الجاهزة للتصنيع مع مراعاة السلوك الواقعي مثل:

• شروط سلامة الإشارة
• معاوقة التتبع
• الارتعاش والانحراف
• الانتشار الحراري
• القدرة الاستيعابية الحالية
• الاعتبارات الكهرومغناطيسية
• قابلية التصنيع المادي

هذا ليس مجرد تحديد المسار. إنه منطق تستند إلى الفيزياء، حيث يقوم الذكاء الاصطناعي بتقييم ما إذا كان التصميم يفي بالقوانين الأساسية التي تحدد ما إذا كانت اللوحة ستعمل في الواقع، وليس فقط على الشاشة.

يتكامل برنامج Quilter مع سير العمل القياسي لبرامج التصميم الإلكتروني (EDA) ويدعم المدخلات من Altium وCadence وKiCad وSiemens وغيرها من الأدوات الشائعة. يحتفظ المهندسون بالتحكم الكامل - حيث يمكنهم تعديل القيود، ودراسة البدائل، أو إجراء تعديلات يدوية - بينما تتم معالجة مهام التنسيب والتوجيه المتكررة والبسيطة تلقائيًا.

نظرة من الداخل على مشروع سبيدرن: ما فعله الذكاء الاصطناعي فعلياً

اختارت شركة كويلتر لعرضها الأول... نظام حاسوبي حقيقي ثنائي اللوحة، على نطاق الإنتاج مع ناقلات بيانات عالية السرعة، وذاكرة DDR، وتنظيم الطاقة، ومتطلبات توجيه معقدة. يشمل النظام ما يلي:

• نظام كامل على وحدة (SOM)
• لوح قاعدة مصاحب
• 843 مكونات
• آلاف الاتصالات
• واجهات متعددة عالية السرعة
• الشبكات ذات المعاوقة الحرجة المتحكم بها

بحسب الشركة، أنجز برنامج كويلتر ذاتيًا 98% من عمليات التموضع والتوجيه والتحقق من الفيزياء، مما جعل دور المهندس إشرافيًا بدلًا من كونه يدويًا. وكانت النتيجة تصميمًا تطلب تعديلات طفيفة وانتقل إلى مرحلة التصنيع بسرعة.

أثر الإنتاجية: التصميم بسرعة البرمجيات

الأرقام التي تقف وراء مشروع Speedrun مذهلة. فقد تم تقليص عملية تستغرق عادةً أكثر من 400 ساعة من العمل اليدوي إلى 38.5 ساعة فقط من مشاركة المهندسين، بما في ذلك الإشراف وتعديل القيود. أما أعمال التصميم البحتة - من تحديد المواقع والتوجيه وفحوصات الفيزياء - فقد تولاها برنامج Quilter بالكامل تقريبًا.

إن تسريع دورات التصميم بمقدار 11 ضعفًا ليس مجرد تحسين هامشي؛ بل هو نقلة نوعية في سرعة بناء الأجهزة وتطويرها.

إذا امتدت هذه المكاسب لتشمل جميع أنحاء الصناعة، فإن العديد من التحولات ستصبح ممكنة:

1. فرق تطوير الأجهزة تعمل بشكل متكرر مثل فرق تطوير البرمجيات.
يمكن اختبار ومراجعة وتصنيع العديد من تصميمات المتغيرات خلال نفس الفترة الزمنية التي كانت تسمح سابقًا بتصميم واحد فقط.

2. الشركات الناشئة التي لا تمتلك فرقًا كبيرة في مجال الأجهزة تصبح فجأة قادرة على المنافسة.
بإمكان مجموعة صغيرة إنتاج لوحات متطورة دون الحاجة إلى طاقم هندسي ضخم.

3. يمكن للمؤسسات أن تقلل بشكل كبير من تكاليف إعادة التدوير.
كل عملية إعادة تدوير يتم تجنبها توفر الميزانية والوقت وموارد التصنيع.

4. يصبح الحد الفاصل بين النماذج الأولية والإنتاج أرق.
بفضل نتائج التشغيل الأولى الموثوقة، تضيع الفرق وقتًا أقل في تصحيح أخطاء التخطيط الأساسية.

5. دورات ابتكار الأجهزة تتقلص.
الأفكار التي كانت تستغرق في السابق فصولاً دراسية لاختبارها، قد تستغرق الآن أسابيع - أو أقل.

لماذا يُعد هذا الأمر مهمًا لمستقبل الإلكترونيات؟

يشير إعلان كويلتر إلى شيء أعمق من مجرد إنجاز تقني. إنه يمثل بداية ديناميكية جديدة: أصبح الذكاء الاصطناعي الآن قادراً على تصميم أنظمة فيزيائية وظيفية تعمل في العالم الحقيقي.

على مدى العقد الماضي، انحصر تأثير الذكاء الاصطناعي في الغالب ضمن المجالات الرقمية. رمز الجيلإنشاء المحتوى، والتحليلات، والتنبؤ. يوسع مشروع Speedrun نطاق الذكاء الاصطناعي إلى المجال المادي، حيث يجب أن تستند القرارات الهندسية إلى قوانين لا يمكن تزييفها أو تقريبها أو تجاوزها.

التداعيات هائلة:

• يمكن للأجهزة الاستهلاكية أن تصل إلى السوق بشكل أسرع، مع تقليل التأخيرات في سلسلة التوريد الناتجة عن دورات التصميم.
• يمكن للإلكترونيات الصناعية والطبية والسيارات استكشاف المزيد من متغيرات التصميم وملفات تعريف الموثوقية دون تكبد أشهر من النفقات الهندسية الإضافية.
• قد يشهد مجال الروبوتات وإنترنت الأشياء طفرة في الأجهزة المتخصصة المصممة خصيصًا لحالات استخدام محددة.
• قد تصبح أنظمة الرقاقات الصغيرة وأجهزة الحوسبة المعيارية واللوحات المخصصة في متناول المؤسسات الصغيرة بشكل أكبر.
• لم يعد الابتكار مقيداً بعدد مهندسي لوحات الدوائر المطبوعة المتاحين؛ فالقدرة تتطور مع القدرة الحاسوبية.

والأهم من ذلك، أن الحدود بين الذكاء الرقمي وصناعة المنتجات المادية بدأت تتلاشى. لم يعد الذكاء الاصطناعي مستشارًا أو مساعدًا، بل أصبح... مبتكر الإلكترونيات الملموسة.

الطريق إلى الأمام

الخياطة لا يزال النظام قيد التطوير. وستستمر التصاميم ذات الترددات العالية للغاية أو الكثافة الفائقة في تحدي أي نظام آلي، وتبقى الرقابة الهندسية ضرورية. مشروع السرعة يوضح ذلك أن جزءًا كبيرًا من تصميم لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة جاهز للأتمتة - وأن الأتمتة موثوقة بما يكفي لإنتاج أجهزة عاملة بسرعة غير مسبوقة.

مع ازدياد اعتماد الفرق على أدوات الذكاء الاصطناعي القائمة على الفيزياء، قد يتغير مسار تطوير الإلكترونيات برمته. وربما تدخل الأجهزة أخيرًا عصر التطوير السريع الذي تمتعت به البرمجيات لعقدين من الزمن.

في الوقت الحالي، تبرز حقيقة واحدة فوق كل شيء: أول جهاز كمبيوتر مصمم بواسطة الذكاء الاصطناعي حقيقي، وتم تصنيعه وتشغيله - وهذه ليست سوى البداية.