Insinyur Membangun Chip AI yang Dapat Ditumpuk dan Dapat Dikonfigurasi Ulang

Sebuah 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 dapat membantu mencapai masa depan yang lebih berkelanjutan di mana ponsel, jam tangan pintar, dan perangkat yang dapat dikenakan lainnya tidak harus dibuang untuk model yang lebih baru. Mereka akan dapat ditingkatkan dengan sensor dan prosesor baru yang terpasang 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 Elektronik Alam. 

Merancang Chip

Desain chip yang mirip LEGO terdiri dari lapisan penginderaan dan elemen pemrosesan bergantian, serta dioda pemancar cahaya (LED) yang memungkinkan lapisan chip 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 ditukar atau ditumpuk. Ini dapat digunakan untuk menambahkan sensor baru atau prosesor yang diperbarui. 

Jihoon Kang adalah pascadoktoral MIT. 

“Anda dapat menambahkan sebanyak mungkin lapisan dan sensor komputasi yang Anda inginkan, seperti untuk cahaya, tekanan, dan bahkan penciuman,” kata Kang. “Kami menyebutnya chip AI yang dapat dikonfigurasi ulang seperti LEGO karena memiliki kemampuan ekspansi tak terbatas bergantung pada kombinasi lapisan.”

Para peneliti akan menerapkan desain tersebut ke perangkat komputasi tepi, perangkat mandiri, dan elektronik lainnya yang bekerja secara independen dari sumber daya pusat atau terdistribusi. 

Jeehwan Kim adalah profesor teknik mesin di MIT. 

“Saat kita memasuki era internet of things berdasarkan jaringan sensor, permintaan akan perangkat edge-computing yang multifungsi akan meningkat secara dramatis,” kata Kim. “Arsitektur perangkat keras yang kami usulkan akan memberikan keserbagunaan komputasi edge yang tinggi di masa depan.”

Desain baru ini dikonfigurasikan untuk melakukan tugas pengenalan gambar dasar melalui pelapisan sensor gambar, LED, dan prosesor yang terbuat dari sinapsis buatan. Para peneliti memasangkan sensor gambar dengan larik sinaps buatan, dengan setiap larik dilatih untuk mengenali huruf tertentu. Tim dapat mencapai komunikasi antar lapisan tanpa memerlukan koneksi fisik. 

Hyunseok Kim adalah pascadoktoral MIT. 

“Chip lain secara fisik disambungkan melalui logam, yang membuatnya sulit untuk dipasang ulang dan didesain ulang, jadi Anda perlu membuat chip baru jika ingin menambahkan fungsi baru,” kata Kim. “Kami mengganti koneksi kabel fisik itu dengan sistem komunikasi optik, yang memberi kami kebebasan untuk menumpuk dan menambahkan chip sesuai keinginan kami.”

Sistem komunikasi optik ini terdiri dari fotodetektor dan LED berpasangan, masing-masing berpola dengan piksel kecil. Fotodetektor merupakan sensor gambar untuk menerima data, dan LED untuk mengirimkan data ke lapisan berikutnya. Saat sinyal mencapai sensor gambar, pola cahaya gambar mengkodekan konfigurasi piksel LED yang kemudian menstimulasi lapisan lain dari fotodetektor, bersama dengan larik sinapsis buatan yang mengklasifikasikan sinyal berdasarkan pola dan kekuatan lampu LED. 

Membuat Chip yang Dapat Ditumpuk

Chip yang dibuat memiliki inti komputasi berukuran sekitar 4 milimeter persegi, dan ditumpuk dengan tiga "blok" pengenalan gambar, dengan masing-masing terdiri dari sensor gambar, lapisan komunikasi optik, dan larik sinapsis buatan untuk klasifikasi. 

Min-Kyu Song adalah postdoc MIT lainnya. 

“Kami menunjukkan kemampuan untuk ditumpuk, dapat diganti, dan kemampuan untuk memasukkan fungsi baru ke dalam chip,” kata Song.

Para peneliti sekarang akan berupaya menambahkan lebih banyak kemampuan penginderaan dan pemrosesan ke chip. 

“Kami dapat menambahkan lapisan ke kamera ponsel sehingga dapat mengenali gambar yang lebih rumit, atau menjadikannya monitor perawatan kesehatan yang dapat disematkan 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 "batu bata" sensor dan prosesor terbaru. 

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