Insinyur Membangun Chip AI yang Dapat Ditumpuk dan Dikonfigurasi Ulang

Tim insinyur di MIT telah membangun chip kecerdasan buatan baru dengan desain yang dapat ditumpuk dan dikonfigurasi ulang, yang membantu menukar dan membangun sensor dan prosesor jaringan saraf yang ada.

Chip AI baru ini dapat membantu mencapai masa depan yang lebih berkelanjutan di mana ponsel, jam tangan pintar, dan perangkat wearable lainnya tidak perlu dibuang untuk model yang lebih baru. Mereka dapat ditingkatkan dengan sensor dan prosesor baru yang dapat dipasang pada chip internal perangkat. Chip AI yang dapat dikonfigurasi ulang seperti ini akan menjaga perangkat tetap mutakhir dan mengurangi limbah elektronik.

Hasil penelitian dipublikasikan di Nature Electronics.

Mendesain Chip

Desain chip seperti LEGO ini terdiri dari lapisan alternatif elemen penginderaan dan pemrosesan, serta diode emisi cahaya (LED) yang memungkinkan lapisan chip untuk berkomunikasi secara optik.

Desain baru ini menggunakan cahaya sebagai pengganti kabel fisik untuk mengirimkan informasi melalui chip, yang memungkinkan chip untuk dikonfigurasi ulang, dengan lapisan yang dapat dipertukarkan atau ditumpuk. Ini dapat digunakan untuk menambahkan sensor baru atau prosesor yang diperbarui.

Jihoon Kang adalah seorang postdoc di MIT.

“Anda dapat menambahkan sebanyak mungkin lapisan komputasi dan sensor yang Anda inginkan, seperti untuk cahaya, tekanan, dan bahkan bau,” kata Kang. “Kami menyebut ini sebagai chip AI yang dapat dikonfigurasi ulang seperti LEGO karena memiliki kemampuan ekspansi yang tidak terbatas tergantung pada kombinasi lapisan.”

Peneliti akan melihat untuk menerapkan desain ini pada perangkat komputasi tepi, perangkat mandiri, dan elektronik lainnya yang bekerja secara independen dari sumber daya pusat atau terdistribusi.

Jeehwan Kim adalah seorang profesor asosiasi teknik mesin di MIT.

“Ketika kita memasuki era internet of things berbasis jaringan sensor, permintaan untuk perangkat komputasi tepi yang multifungsi akan berkembang secara dramatis,” kata Kim. “Arsitektur perangkat keras yang kita usulkan akan menyediakan fleksibilitas yang tinggi untuk komputasi tepi di masa depan.”

Desain baru ini dikonfigurasi untuk melakukan tugas pengenalan gambar dasar melalui lapisan sensor gambar, LED, dan prosesor yang dibuat dari sinapsis buatan. Peneliti memasangkan sensor gambar dengan array sinapsis buatan, dengan setiap array dilatih untuk mengenali huruf tertentu. Tim dapat mencapai komunikasi antara lapisan tanpa memerlukan koneksi fisik.

Hyunseok Kim adalah seorang postdoc di MIT.

“Chip lainnya dihubungkan secara fisik melalui logam, yang membuatnya sulit untuk dihubungkan kembali dan didesain ulang, sehingga Anda perlu membuat chip baru jika Anda ingin menambahkan fungsi baru,” kata Kim. “Kami menggantikan koneksi kabel fisik dengan sistem komunikasi optik, yang memberi kami kebebasan untuk menumpuk dan menambahkan chip seperti yang kami inginkan.”

Sistem komunikasi optik ini terdiri dari pasangan fotodetektor dan LED, dengan setiap satu dipola dengan piksel kecil. Fotodetektor membentuk sensor gambar untuk menerima data, dan LED untuk mengirimkan data ke lapisan berikutnya. Ketika sinyal mencapai sensor gambar, pola cahaya gambar mengkodekan konfigurasi piksel LED yang kemudian merangsang lapisan fotodetektor lainnya, serta array sinapsis buatan yang mengklasifikasikan sinyal berdasarkan pola dan kekuatan cahaya LED.

Membuat Chip yang Dapat Ditumpuk

Chip yang difabrikasi memiliki inti komputasi yang berukuran sekitar 4 milimeter persegi, dan ditumpuk dengan tiga “blok” pengenalan gambar, dengan setiap blok terdiri dari sensor gambar, lapisan komunikasi optik, dan array sinapsis buatan untuk klasifikasi.

Min-Kyu Song adalah seorang postdoc lain di MIT.

“Kami menunjukkan kemampuan menumpuk, menggantikan, dan memasukkan fungsi baru ke dalam chip,” kata Song.

Peneliti akan sekarang melihat untuk menambahkan kemampuan penginderaan dan pemrosesan lebih lanjut ke dalam chip.

“Kami dapat menambahkan lapisan ke kamera ponsel sehingga dapat mengenali gambar yang lebih kompleks, atau membuatnya menjadi monitor kesehatan yang dapat dipasang pada kulit elektronik yang dapat dikenakan,” kata Choi.

Tim mengatakan bahwa chip modular dapat dibangun ke dalam elektronik dan memungkinkan konsumen untuk memilih untuk membangun dengan “bata” sensor dan prosesor terbaru.

“Kami dapat membuat platform chip umum, dan setiap lapisan dapat dijual secara terpisah seperti permainan video,” kata Jeehwan Kim. “Kami dapat membuat jenis jaringan saraf yang berbeda, seperti untuk pengenalan gambar atau suara, dan membiarkan pelanggan memilih apa yang mereka inginkan, dan menambahkan ke chip yang ada seperti LEGO.”