Інженери створюють стекові та реконфігуровані чіпи штучного інтелекту

Команда інженерів з MIT створила новий чіп штучного інтелекту з дизайном, який можна стекувати та реконфігурувати, що допомагає замінювати та додавати існуючі сенсори та процесори нейронних мереж.

Новий чіп штучного інтелекту може допомогти досягти більш сталого майбутнього, в якому мобільні телефони, смарт-годинники та інші носимі пристрої не потрібно буде викидати заради нової моделі. Вони будуть能够 оновлюватися новими сенсорами та процесорами, які можна прикріпити до внутрішнього чіпа пристрою. Реконфігуровані чіпи штучного інтелекту такого типу допоможуть підтримувати пристрої в актуальному стані та зменшити електронні відходи.

Результати дослідження були опубліковані в Nature Electronics.

Проектування чіпа

Дизайн чіпа, подібний до LEGO, складається з чергуючих шарів сенсорних та обробних елементів, а також світлодіодів, які дозволяють шарам чіпа спілкуватися оптично.

Цей новий дизайн використовує світло замість фізичних дротів для передачі інформації через чіп, що дозволяє реконфігурувати чіп, заміняючи шари або додаючи нові. Це можна використовувати для додавання нових сенсорів або оновлених процесорів.

Джіхун Канґ є постдоком в MIT.

“Ви можете додавати стільки обчислювальних шарів і сенсорів, скільки хочете, наприклад, для світла, тиску та навіть запаху”, говорить Канґ. “Ми називаємо це чіпом штучного інтелекту з LEGO-подібною реконфігурацією, оскільки він має необмежену розширюваність залежно від комбінації шарів.”

Дослідники будуть застосовувати цей дизайн до пристроїв=edge-обчислювальних пристроїв, самодостатніх пристроїв та інших електронних пристроїв, які працюють незалежно від центрального або розподіленого ресурсу.

Джіхван Кім є асоційованим професором механічної інженерії в MIT.

“Когда ми вступаємо в епоху Інтернету речей на основі сенсорних мереж, попит на багатокористувальні пристрої=edge-обчислювальних пристроїв буде розширятися драматично”, говорить Кім. “Наша запропонована апаратна архітектура забезпечить високу гнучкість обчислень на краю мережі в майбутньому.”

Новий дизайн сконфігурований для виконання базових завдань розпізнавання зображень через шарування сенсорів зображень, світлодіодів та процесорів, виготовлених з штучних синапсів. Дослідники поєднали сенсори зображень з масивами штучних синапсів, кожен з яких був навчений розпізнавати певні літери. Команда змогла досягти спілкування між шарами без потреби фізичного з’єднання.

Хьонсок Кім є постдоком в MIT.

“Інші чіпи фізично підключені через метал, що робить їх важкими для перепідключення та переробки, тому вам потрібно було б створити новий чіп, якщо ви хочете додати будь-яку нову функцію”, говорить Кім. “Ми замінили цей фізичний дріт на оптичну систему зв’язку, яка дає нам свободу стекувати та додавати чіпи так, як ми хочемо.”

Ця оптична система зв’язку складається з парних фотодетекторів та світлодіодів, кожен з яких має малесенькі пікселі. Фотодетектори становлять сенсор зображення для прийому даних, а світлодіоди для передачі даних до наступного шару. Коли сигнал досягає сенсора зображення, світлова картина зображення кодує конфігурацію пікселів світлодіоду, яка потім стимулює інший шар фотодетекторів та масив штучних синапсів, який класифікує сигнал на основі картини та сили світла світлодіоду.

Створення стекового чіпа

Виготовлений чіп має обчислювальне ядро розміром близько 4 квадратних міліметрів, і він стекується з трьома блоками розпізнавання зображень, кожен з яких складається з сенсора зображення, оптичного шару зв’язку та масиву штучних синапсів для класифікації.

Мін-Кю Сонґ є ще одним постдоком в MIT.

“Ми продемонстрували стекованість, заміну та можливість вставити нову функцію в чіп”, говорить Сонґ.

Дослідники тепер будуть додавати більше сенсорних та обробних можливостей до чіпа.

“Ми можемо додавати шари до камери мобільного телефону, щоб вона могла розпізнавати більш складні зображення, або зробити їх у вигляді моніторів здоров’я, які можна впровадити у носимі електронні шкіри”, говорить Чой.

Команда говорить, що модульні чіпи можна будувати в електроніку та дозволити споживачам вибирати, які нові сенсорні та процесорні “цеглинки” їм потрібно.

“Ми можемо створити загальну платформу чіпа, і кожен шар можна продавати окремо, як відеогру”, говорить Джіхван Кім. “Ми можемо створювати різні типи нейронних мереж, наприклад, для розпізнавання зображень або голосу, і дозволити клієнту вибирати, що йому потрібно, і додавати до існуючого чіпа, як LEGO.”