تعزيز تصنيع الشبكات في الولايات المتحدة – المفتاح للقيادة في مجال الذكاء الاصطناعي

لمدة عدة أسابيع، كانت العناوين الرئيسية تصرخ بتهديد وشيك وآثار محتملة للرسوم الجمركية الأمريكية على الشرائح الإلكترونية. بصراحة، لا أعتقد أن تنفيذ هذه الرسوم الجمركية سيحدث أبدًا لأنها ستؤدي إلى انقطاع كبير في سلسلة التوريد، وتأثيراتها السيئة لا تزال حية في ذاكرةنا من جائحة كوفيد-19. من يمكن أن ينسى عشرات الآلاف من السيارات غير المكتملة التي تركت مهمشة في مصانع السيارات. بالتأكيد، لا أحد يريد تكرار ذلك!

على الرغم من ذلك، أعتقد أنه لا يزال من المفيد للأعمال الأمريكية واقتصاد الولايات المتحدة بشكل عام أن يصبح أكثر متانة واعتمادًا على نفسه في مجال تصنيع الشبكات الإلكترونية، وأنا أؤيد هذه الجهود. هنا، سنبحث عن سبب أهمية هذا الاعتماد على الذات، خاصة فيما يتعلق بقدرة الولايات المتحدة على الحفاظ على القيادة الحالية (الضيقة) في مجال الذكاء الاصطناعي المتقدم.

سباق الذكاء الاصطناعي هو، في جوهره، سباق الشبكات الإلكترونية

الشرائح الإلكترونية ضرورية لتشغيل الخوادم التي تدرب نماذج الذكاء الاصطناعي، حيث يتطلب تدريب هذه النماذج قوة متخصصة لا يمكن أن توفرها الشرائح الإلكترونية التقليدية. ومن المتوقع أن تصل الشرائح الإلكترونية المتعلقة بالذكاء الاصطناعي إلى 19% من سوق الشرائح الإلكترونية العالمية بحلول نهاية هذا العام، وهي زيادة كبيرة عن 7% في عام 2017.

زيادة الاعتماد على الشرائح الإلكترونية للذكاء الاصطناعي يعني أن أقل اعتماد للولايات المتحدة على الكيانات الأجنبية لتوريد الشرائح الإلكترونية، أفضل. مع تصاعد سباق الذكاء الاصطناعي العالمي، توفر الإنتاج المحلي للشرائح الإلكترونية فوائد كبيرة مثل تعزيز الأمن الاقتصادي والقومي، بالإضافة إلى الاستقلال التكنولوجي. حاليًا، هناك مشروع قانون يمر عبر الكونغرس يسمى “قانون تأمين سلاسل توريد الشرائح الإلكترونية“، والذي يتمتع بدعم ثنائي الحزب ويهدف إلى خفض الاعتماد على سلاسل التوريد الأجنبية غير المتوقعة.

كيف نفعل ذلك؟

استجابة لتهديد الرسوم الجمركية الأمريكية المحتملة، أعرب العديد من الأشخاص عن قلقه بأن الولايات المتحدة، في حالتها الحالية، ليست مجهزة لتلبية الطلب المتزايد على الشرائح الإلكترونية الذي يسببه الذكاء الاصطناعي والبنية التحتية للبيانات. استخدامات الأعمال للذكاء الاصطناعي، مثل البرمجة وتطوير البرمجيات، معرضة بشكل خاص للخطر. أي انقطاع في الوصول إلى الشرائح الإلكترونية يمكن أن يؤدي إلى تأثيرات متسلسلة عبر مجالات التطبيق المعتمدة، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي وسوق الهامش مثل السيارات ذاتية القيادة، وحوسبة الحواف، والروبوتات.

قدرة الولايات المتحدة على دفع الابتكار عبر الصناعات المعتمدة على الشرائح الإلكترونية، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي، ستتطلب تسريع اكتشاف المواد. “الطريقة القديمة” لاكتشاف المواد وتطبيقها كانت عادة مركزة في المصانع الخارجية وت涉ل عملية متعددة مثل التصوير الضوئي، والتنقيب، والترسيب، وغرف النظافة. هذه العملية يمكن أن تكون بطيئة ومكلفة، مما يؤدي إلى دورات تصميم طويلة وفاقد كبير للمواد.

为了 تلبية الطلب على الشرائح الإلكترونية محليًا، يجب على الولايات المتحدة أن تستفيد من التطورات في تصميم الشرائح، وواحدة من هذه التقنيات هي المعالجة الذرية المحلية المباشرة. هذه هي عملية تصنيع رقمية دقيقة على مستوى الذرة، حيث يتم بناء الأجهزة مباشرة من الذرات، مما يلغي الحاجة إلى العديد من الخطوات الموجودة في العملية التقليدية، مع تقليل التعقيد والفاقد. توفر هذه التقنية مرونة و دقة غير مسبوقة لتصميم وبروتوتايب مجموعة واسعة من الأجهزة الدقيقة، بما في ذلك شرائح الذكاء الاصطناعي.

زيادة التصنيع المحلي مع الحفاظ على الالتزام بالصحة البيئية والبشرية

كفائدة إضافية (وليس لها أهمية)، يمكن أن تقلل التقنيات الجديدة أيضًا من الأثر البيئي لتصنيع الشرائح الإلكترونية. حتى الآن، واجهت هذه الصناعة معضلة خطيرة بسبب بصمتها البيئية الكبيرة، مما ساهم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، واستهلاك المياه، والفاقد الكيميائي، خاصة المواد الكيميائية السامة المعروفة باسم PFAS. هذه المواد الكيميائية تلوث المياه، ولا تتحلل، وتظل في البيئة (وفي الأشخاص!) لسنوات عديدة.

ليس من المستغرب أن الأعمال الفيدرالية الأخيرة مثل قانون بناء الشرائح الإلكترونية في أمريكا و قانون CHIPS أثاروا مخاوف بيئية كبيرة. من خلال تقصير الوقت اللازم لتصميم وبروتوتايب وتصنيع الشرائح – وتحقيق ذلك بدون بيئات غرف النظافة الكيميائية المكثفة – يمكن أن تكون التقنيات الجديدة هي الإجابة على تلبية الطلب وزيادة الإنتاج باستخدام الموارد المحلية، دون المساس بالصحة البيئية والبشرية.

استخدام الموارد الجماعية للولايات المتحدة

بالإضافة إلى نشر تقنيات التصنيع الجديدة، يجب على الولايات المتحدة تحديث نهجها العام. هذا يعني الانتقال من نموذج يعتمد بشكل كبير على تصدير الإنتاج إلى عدد قليل من المصانع الضخمة، إلى استخدام ترسانة شاملة وغنية من الجامعات الرائدة والشركات الناشئة وشركات البحث والتطوير الصناعي للتعاون وتسريع الاكتشاف ودعم عملية البحث والتصميم والتصنيع. يمكن تحقيق كل ذلك مع الحفاظ على التكاليف تحت السيطرة وتكامل التكنولوجيا المتمكنة مباشرة في بنية هذه المنظمات.

النظر إلى المستقبل

العلاقة بين الذكاء الاصطناعي والشرائح الإلكترونية هي علاقة تبادلية حقًا. كما ذكرنا، الشرائح الإلكترونية ضرورية لتشغيل الخوادم التي تدرب نماذج الذكاء الاصطناعي؛ من ناحية أخرى، الذكاء الاصطناعي يساهم بشكل كبير في تسريع اكتشاف مواد الشرائح الإلكترونية من خلال استخدام التعلم الآلي لتنبؤ خصائص المواد الجديدة وتسريع عملية التصميم. هذا النهج، المعروف باسم تصميم المواد العكسي، يسمح للباحثين بتصميم مواد ذات خصائص محددة، مثل تحسين التوصيل، والكفاءة في استهلاك الطاقة، والاستدامة.

تسريع اكتشاف المواد الجديدة لا يزال أحد أكبر التحديات في تصنيع الشرائح الإلكترونية، و特别 في مجال شرائح الذكاء الاصطناعي، حيث تسعى الصناعة إلى دفع القوة الحاسوبية، والكفاءة، والسرعة، مع تقليل حجم الشريحة.

尽管 يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لتنبؤ خصائص المواد الجديدة والنظرية، إلا أن هذه الاكتشافات لا تزال مقيدة ببطء وتحقق مادي. يمكن استخدام التقنيات الجديدة لدعم التجارب عالية الإنتاجية، مما يساعد على سد الفجوة؛ مما يؤدي إلى تسريع تطوير المواد الجديدة، وفتح الباب أمام جيل جديد من المواد. يمكن أن تؤدي الجمع بين تقنيات مثل المعالجة الذرية المباشرة مع قوة الذكاء الاصطناعي إلى إحداث تحولات كبيرة، مما يسرع من تطوير الاكتشافات التي لم تكن متوقعة من قبل، كل ذلك يتمحور داخل حدود الولايات المتحدة.