Ingineri construiesc un cip de inteligență artificială cu stivuire și reconfigurare

O echipă de ingineri de la MIT a construit un nou cip de inteligență artificială cu un design care poate fi stivuit și reconfigurat, ceea ce ajută la schimbul și construirea de senzori și procesoare de rețele neuronale existente.

Noul cip de inteligență artificială ar putea ajuta la realizarea unui viitor mai durabil, în care telefoanele mobile, ceasurile inteligente și alte dispozitive purtabile nu trebuie aruncate pentru a fi înlocuite cu un model mai nou. Acestea ar putea fi actualizate cu noi senzori și procesoare care se potrivesc cu cipul intern al dispozitivului. Cipurile de inteligență artificială reconfigurabile, cum ar fi acestea, ar menține dispozitivele la zi și ar reduce deșeurile electronice.

Rezultatele cercetării au fost publicate în Nature Electronics.

Proiectarea cipului

Designul similar cu LEGO al cipului constă în straturi alternative de elemente de detectare și prelucrare, precum și diode emițătoare de lumină (LED) care permit straturilor cipului să comunice optic.

Acest nou design utilizează lumina în loc de fire fizice pentru a transmite informații prin cip, ceea ce permite cipului să fie reconfigurat, cu straturi care pot fi schimbate sau stivuite. Acest lucru ar putea fi utilizat pentru a adăuga noi senzori sau procesoare actualizate.

Jihoon Kang este un postdoc la MIT.

“Puteți adăuga atâtea straturi de calcul și senzori cât doriți, cum ar fi pentru lumină, presiune și chiar miros”, spune Kang. “Ne referim la acesta ca la un cip de inteligență artificială reconfigurabil similar cu LEGO, deoarece are o extensibilitate nelimitată, în funcție de combinația de straturi.”

Cercetătorii vor să aplice designul la dispozitive de calcul de margine, dispozitive autonome și alte electronice care funcționează independent de o resursă centrală sau distribuită.

Jeehwan Kim este profesor asociat de inginerie mecanică la MIT.

“Pe măsură ce intrăm în era internetului lucrurilor bazat pe rețele de senzori, cererea de dispozitive de calcul de margine multifuncționale va crește dramatic”, spune Kim. “Arhitectura noastră de hardware propusă va oferi o mare versatilitate a calculului de margine în viitor.”

Noul design este configurat pentru a efectua sarcini de bază de recunoaștere a imaginilor prin stratificarea senzorilor de imagine, LED și procesoare fabricate din sinapse artificiale. Cercetătorii au asociat senzori de imagine cu matrice de sinapse artificiale, fiecare matrice fiind antrenată pentru a recunoaște anumite litere. Echipa a reușit să realizeze comunicarea între straturi fără a necesita o conexiune fizică.

Hyunseok Kim este un postdoc la MIT.

“Alte cipuri sunt conectate fizic prin metal, ceea ce le face greu de reconectat și reproiectat, așa că ați trebui să creați un cip nou dacă ați dori să adăugați o funcție nouă”, spune Kim. “Am înlocuit acea conexiune fizică cu un sistem de comunicare optică, ceea ce ne oferă libertatea de a stivui și adăuga cipuri cum dorim.”

Acest sistem de comunicare optică constă în fotodetectoare și LED pereche, fiecare fiind modelat cu pixeli mici. Fotodetectoarele constituie un senzor de imagine pentru recepționarea datelor, iar LED-urile transmit datele către următorul strat. Când un semnal ajunge la senzorul de imagine, modelul de lumină al imaginii codifică o configurație de pixeli LED care stimulează apoi un alt strat de fotodetectoare, împreună cu o matrice de sinapse artificiale care clasifică semnalul pe baza modelului și intensității luminii LED.

Crearea unui cip stivuibil

Cipul fabricat are un nucleu de calcul de aproximativ 4 milimetri pătrați și este stivuit cu trei “blocuri” de recunoaștere a imaginilor, fiecare constând dintr-un senzor de imagine, un strat de comunicare optică și o matrice de sinapse artificiale pentru clasificare.

Min-Kyu Song este un alt postdoc la MIT.

“Am demonstrat stivuirea, înlocuirea și capacitatea de a insera o funcție nouă în cip”, spune Song.

Cercetătorii vor să adauge mai multe capacități de detectare și prelucrare cipului.

“Putem adăuga straturi la camera unui telefon mobil, astfel încât să poată recunoaște imagini mai complexe, sau putem face acestea în monitoare de sănătate care pot fi integrate în pielea electronică purtabilă”, spune Choi.

Echipa spune că cipurile modulare ar putea fi integrate în electronice și ar permite consumatorilor să aleagă să construiască cu “cărămizi” de senzori și procesoare de ultimă generație.

“Putem crea o platformă de cip generală, și fiecare strat ar putea fi vândut separat, ca un joc video”, spune Jeehwan Kim. “Putem crea diferite tipuri de rețele neuronale, cum ar fi pentru recunoașterea imaginilor sau a vocii, și putem lăsa clientul să aleagă ce dorește și să adauge la un cip existent, ca un LEGO.”