Инженеры создают стекируемый и реконфигурируемый чип ИИ

Команда инженеров в MIT создала новый искусственный интеллект чип с дизайном, который является стекируемым и реконфигурируемым, что помогает заменить и построить на существующих датчиках и процессорах нейронных сетей.

Новый чип ИИ может помочь достичь более устойчивого будущего, где мобильные телефоны, умные часы и другие носимые устройства не нужно выбрасывать для новой модели. Они смогут быть обновлены с новыми датчиками и процессорами, которые подключаются к внутреннему чипу устройства. Реконфигурируемые чипы ИИ, такие как эти, будут поддерживать устройства в актуальном состоянии и уменьшать электронные отходы.

Результаты исследования были опубликованы в Nature Electronics.

Проектирование чипа

Дизайн чипа, похожий на LEGO, состоит из чередующихся слоев датчиков и элементов обработки, а также светоизлучающих диодов (LED), которые позволяют слоям чипа общаться оптически.

Этот новый дизайн использует свет вместо физических проводов для передачи информации через чип, что позволяет реконфигурировать чип, заменяя или добавляя слои. Это можно использовать для добавления новых датчиков или обновления процессоров.

Jihoon Kang – постдок в MIT.

“Вы можете добавить столько слоев вычислений и датчиков, сколько хотите, таких как для света, давления и даже запаха”, – говорит Kang. “Мы называем это LEGO-подобным реконфигурируемым чипом ИИ, потому что он имеет неограниченную расширяемость в зависимости от комбинации слоев.”

Исследователи будут применять этот дизайн к устройствам краевого вычисления, самодостаточным устройствам и другим электронным устройствам, которые работают независимо от центрального или распределенного ресурса.

Jeehwan Kim – ассоциированный профессор механической инженерии в MIT.

“Когда мы вступаем в эру интернета вещей на основе сетей датчиков, спрос на многофункциональные устройства краевого вычисления будет расти значительно”, – говорит Kim. “Наша предложенная аппаратная архитектура обеспечит высокую универсальность краевого вычисления в будущем.”

Новый дизайн сконфигурирован для выполнения базовых задач распознавания изображений через слои изображений, LED и процессоров, изготовленных из искусственных синапсов. Исследователи объединили датчики изображений с массивами искусственных синапсов, каждый из которых был обучен для распознавания определенных букв. Команда смогла достичь обмена информацией между слоями без необходимости физического соединения.

Hyunseok Kim – постдок в MIT.

“Другие чипы физически подключены через металл, что делает их трудными для переподключения и переработки, поэтому вам нужно создать новый чип, если вы хотите добавить любую новую функцию”, – говорит Kim. “Мы заменили физическое соединение проводом на оптическую систему связи, которая дает нам свободу укладывать и добавлять чипы так, как мы хотим.”

Эта оптическая система связи состоит из парных фотодетекторов и LED, каждый из которых имеет крошечные пиксели. Фотодетекторы составляют датчик изображения для приема данных, а LED для передачи данных на следующий слой. Когда сигнал достигает датчика изображения, закономерность света изображения кодирует конфигурацию пикселей LED, которая затем стимулирует другой слой фотодетекторов, а также массив искусственного синапса, который классифицирует сигнал на основе закономерности и силы света LED.

Создание стекируемого чипа

Созданный чип имеет вычислительное ядро размером около 4 квадратных миллиметров, и он укладывается с тремя блоками распознавания изображений, каждый из которых состоит из датчика изображения, оптического слоя связи и массива искусственного синапса для классификации.

Min-Kyu Song – еще один постдок в MIT.

“Мы показали укладываемость, заменяемость и возможность вставить новую функцию в чип”, – говорит Song.

Исследователи теперь будут добавлять больше возможностей датчиков и обработки к чипу.

“Мы можем добавить слои к камере мобильного телефона, чтобы она могла распознавать более сложные изображения, или сделать их мониторами здоровья, которые могут быть встроены в носимую электронную кожу”, – говорит Choi.

Команда говорит, что модульные чипы могут быть построены в электронику и позволять потребителям выбирать построение с последними датчиками и процессорами “кирпичами”.

“Мы можем создать общую платформу чипа, и каждый слой может быть продан отдельно, как видеоигра”, – говорит Jeehwan Kim. “Мы можем создать разные типы нейронных сетей, такие как для распознавания изображений или голоса, и позволить клиенту выбрать, что он хочет, и добавить к существующему чипу, как LEGO.”