Els enginyers construeixen un xip d'IA apilable i reconfigurable

Un equip d'enginyers del MIT ha construït un nou xip d'intel·ligència artificial amb un disseny apilable i reconfigurable, que ajuda a canviar i construir sobre els sensors i els processadors de xarxes neuronals existents. 

El nou xip d'IA podria ajudar a aconseguir un futur més sostenible on els telèfons mòbils, els rellotges intel·ligents i altres dispositius portàtils no s'hagin de descartar per a un model més nou. Es podrien actualitzar amb nous sensors i processadors que s'ajustin al xip intern d'un dispositiu. Xips d'IA reconfigurables com aquests mantindrien els dispositius actualitzats i reduirien els residus electrònics. 

Els resultats de la investigació es van publicar a Natura electrònica. 

Disseny del xip

El disseny del xip semblant a LEGO inclou capes alternes d'elements de detecció i processament, així com díodes emissors de llum (LED) que permeten que les capes del xip es comuniquin òpticament. 

Aquest nou disseny utilitza llum en lloc de cables físics per transmetre informació a través del xip, cosa que permet reconfigurar el xip, amb capes intercanviades o apilades. Això es podria utilitzar per afegir sensors nous o processadors actualitzats. 

Jihoon Kang és un postdoctoral del MIT. 

"Podeu afegir tantes capes i sensors informàtics com vulgueu, com ara la llum, la pressió i fins i tot l'olor", diu Kang. "Anomenem això un xip d'IA reconfigurable semblant a LEGO perquè té una capacitat d'expansió il·limitada depenent de la combinació de capes".

Els investigadors buscaran aplicar el disseny a dispositius informàtics de punta, dispositius autosuficients i altres aparells electrònics que funcionin independentment d'un recurs central o distribuït. 

Jeehwan Kim és professor associat d'enginyeria mecànica al MIT. 

"A mesura que entrem a l'era de l'Internet de les coses basat en xarxes de sensors, la demanda de dispositius informàtics de punta multifuncionals s'ampliarà de manera espectacular", diu Kim. "La nostra arquitectura de maquinari proposada proporcionarà una gran versatilitat de la informàtica de punta en el futur".

El nou disseny està configurat per dur a terme tasques bàsiques de reconeixement d'imatges mitjançant una capa de sensors d'imatge, LED i processadors fets a partir de sinapsis artificials. Els investigadors van emparellar sensors d'imatge amb matrius de sinapsis artificials, amb cada matriu entrenant per reconèixer determinades lletres. L'equip va poder aconseguir la comunicació entre les capes sense necessitat d'una connexió física. 

Hyunseok Kim és un postdoctorat del MIT. 

"Altres xips es connecten físicament a través de metall, cosa que els fa difícils de reconnectar i redissenyar, de manera que hauríeu de fer un xip nou si voleu afegir alguna funció nova", diu Kim. "Vam substituir aquesta connexió de cable físic per un sistema de comunicació òptic, que ens dóna la llibertat d'apilar i afegir xips de la manera que volem".

Aquest sistema de comunicació òptica consta de fotodetectors i LED aparellats, cadascun dissenyat amb petits píxels. Els fotodetectors constitueixen un sensor d'imatge per rebre dades i els LED per transmetre dades a la següent capa. Quan un senyal arriba al sensor d'imatge, el patró de llum de la imatge codifica una configuració de píxels LED que estimula una altra capa de fotodetectors, juntament amb una matriu de sinapsi artificial que classifica el senyal en funció del patró i la força de la llum LED. 

Creació d'un xip apilable

El xip fabricat té un nucli informàtic que mesura uns 4 mil·límetres quadrats i està apilat amb tres "blocs" de reconeixement d'imatges, cadascun d'ells que inclou un sensor d'imatge, una capa de comunicació òptica i una matriu de sinapsi artificial per a la seva classificació. 

Min-Kyu Song és un altre postdoctorat del MIT. 

"Vam demostrar l'apil·lació, la substitució i la capacitat d'inserir una nova funció al xip", diu Song.

Els investigadors buscaran ara afegir més capacitats de detecció i processament al xip. 

"Podem afegir capes a la càmera d'un telèfon mòbil perquè pugui reconèixer imatges més complexes o convertir-les en monitors sanitaris que es puguin incrustar a la pell electrònica portàtil", diu Choi. 

L'equip diu que els xips modulars es podrien incorporar a l'electrònica i permetre als consumidors triar construir-se amb els darrers "maons" de sensors i processadors. 

"Podem fer una plataforma general de xips, i cada capa es podria vendre per separat com un videojoc", diu Jeehwan Kim. "Podríem fer diferents tipus de xarxes neuronals, com ara el reconeixement d'imatges o de veu, i deixar que el client triï el que vulgui i afegir-lo a un xip existent com un LEGO".