Ingenieros construyen chip de IA apilable y reconfigurable

Un equipo de ingenieros del MIT ha construido un nuevo chip de inteligencia artificial con un diseño que es apilable y reconfigurable, lo que ayuda a intercambiar y desarrollar sensores y procesadores de redes neuronales existentes. 

El nuevo chip de IA podría ayudar a lograr un futuro más sostenible en el que los teléfonos móviles, los relojes inteligentes y otros dispositivos portátiles no tengan que descartarse por un modelo más nuevo. Podrían actualizarse con nuevos sensores y procesadores que se ajustan al chip interno de un dispositivo. Los chips de IA reconfigurables como estos mantendrían los dispositivos actualizados y reducirían los desechos electrónicos. 

Los resultados de la investigación fueron publicados en Electrónica de la naturaleza. 

Diseñando el chip

El diseño similar a LEGO del chip comprende capas alternas de elementos de detección y procesamiento, así como diodos emisores de luz (LED) que permiten que las capas del chip se comuniquen ópticamente. 

Este nuevo diseño utiliza luz en lugar de cables físicos para transmitir información a través del chip, lo que permite reconfigurar el chip, intercambiando o apilando capas. Esto podría usarse para agregar nuevos sensores o procesadores actualizados. 

Jihoon Kang es un postdoctorado del MIT. 

“Puede agregar tantas capas informáticas y sensores como desee, como luz, presión e incluso olor”, dice Kang. “Llamamos a esto un chip de inteligencia artificial reconfigurable similar a LEGO porque tiene una capacidad de expansión ilimitada según la combinación de capas”.

Los investigadores buscarán aplicar el diseño a dispositivos informáticos de última generación, dispositivos autosuficientes y otros dispositivos electrónicos que funcionan independientemente de un recurso central o distribuido. 

Jeehwan Kim es profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT. 

“A medida que ingresamos en la era del Internet de las cosas basado en redes de sensores, la demanda de dispositivos de computación perimetral multifuncionales se expandirá dramáticamente”, dice Kim. "Nuestra arquitectura de hardware propuesta proporcionará una gran versatilidad de la informática de punta en el futuro".

El nuevo diseño está configurado para llevar a cabo tareas básicas de reconocimiento de imágenes a través de capas de sensores de imagen, LED y procesadores hechos de sinapsis artificiales. Los investigadores combinaron sensores de imagen con matrices de sinapsis artificiales, y cada matriz fue entrenada para reconocer ciertas letras. El equipo pudo lograr la comunicación entre las capas sin necesidad de una conexión física. 

Hyunseok Kim es un postdoctorado del MIT. 

“Otros chips están cableados físicamente a través de metal, lo que dificulta su reconexión y rediseño, por lo que sería necesario fabricar un nuevo chip para añadir alguna función nueva”, dice Kim. “Reemplazamos esa conexión física por un sistema de comunicación óptica, que nos da la libertad de apilar y añadir chips a nuestro antojo”.

Este sistema de comunicación óptica consta de fotodetectores y LED emparejados, cada uno con un patrón de píxeles diminutos. Los fotodetectores constituyen un sensor de imagen para recibir datos y LED para transmitir datos a la siguiente capa. Cuando una señal llega al sensor de imagen, el patrón de luz de la imagen codifica una configuración de píxeles LED que luego estimula otra capa de fotodetectores, junto con una matriz de sinapsis artificial que clasifica la señal según el patrón y la intensidad de la luz LED. 

Crear un chip apilable

El chip fabricado tiene un núcleo de computación que mide aproximadamente 4 milímetros cuadrados y está apilado con tres "bloques" de reconocimiento de imágenes, cada uno de los cuales comprende un sensor de imagen, una capa de comunicación óptica y una matriz de sinapsis artificial para la clasificación. 

Min-Kyu Song es otro postdoctorado del MIT. 

“Mostramos capacidad de apilamiento, capacidad de reemplazo y la capacidad de insertar una nueva función en el chip”, dice Song.

Los investigadores ahora buscarán agregar más capacidades de detección y procesamiento al chip. 

“Podemos agregar capas a la cámara de un teléfono celular para que pueda reconocer imágenes más complejas, o convertirlas en monitores de atención médica que puedan integrarse en una piel electrónica portátil”, dice Choi. 

El equipo dice que los chips modulares podrían integrarse en la electrónica y permitir que los consumidores elijan construir con los últimos "ladrillos" de sensores y procesadores. 

“Podemos hacer una plataforma general de chips y cada capa podría venderse por separado como un videojuego”, dice Jeehwan Kim. “Podríamos hacer diferentes tipos de redes neuronales, como para reconocimiento de imagen o voz, y dejar que el cliente elija lo que quiere, y agregarlo a un chip existente como un LEGO”.