Mérnöki mestermű: a szakértők egy forradalmi mikrohullámú agyat alkottak, amely teljesen áttörte a hagyományos kereteket.

Amerikai mérnökök egy forradalmi mikrochipet alkottak meg, amely képes párhuzamosan kezelni az ultragyors adatáramlásokat és a vezeték nélküli kommunikációt. Ez a korszerű eszköz mindezt rendkívül alacsony energiafelhasználással valósítja meg, mindössze a töredéke annak, amit egy hagyományos digitális neurális hálózat igényelne.

A Cornell Egyetem mérnökei merész lépésre szánták el magukat, eltérve a megszokott digitális megoldásoktól, és létrehoztak egy innovatív szilíciumchipet, amely úgy működik, mint egy mesterséges intelligencia. Ez a különleges processzor a mikrohullámok fizikáját kihasználva képes kezelni mind az ultragyors adatjeleket, mind a vezeték nélküli kommunikációs jeleket. A chip nemcsak hogy azonos szintű precizitást nyújt, mint a hagyományos digitális neurális hálózatok, hanem rendkívül kompakt méretének köszönhetően olyan helyeken is használható, ahol a hagyományos megoldások nem férnének el.

A Nature Electronics folyóiratban bemutatott új processzor a világ első olyan mikrohullámú neurális hálózata, amely teljes egészében egy szilícium mikrochipre van integrálva. Ez a forradalmi eszköz valós idejű frekvenciatartomány-számításokat végez, lehetővé téve olyan feladatok hatékony végrehajtását, mint a rádiójelek dekódolása, a radarcélok követése, illetve a digitális adatfeldolgozás. Mindezt rendkívül alacsony, kevesebb mint 200 milliwattos energiafogyasztás mellett képes megvalósítani.

A klasszikus chipek adatátvitele hagyományosan bináris logikai kapukon keresztül, egy szinkronizált óra segítségével történik. Ezzel szemben a Cornell által kifejlesztett új megoldás hangolható mikrohullámú hullámvezetőkön keresztül juttatja el az információkat. Ez a technológia lehetővé teszi a mintázatok dinamikus megjelenítését és valós idejű azonosítását, több tíz gigahertzes frekvencián, mindezt várakozási idő vagy szűk keresztmetszetek nélkül – részletezi a Tom's Hardware.

Minden hullámvezető "fizikai neuronként" működik, ahol a mikrohullámú jel amplitúdója, fázisa és frekvenciája alakítható az adatjellemzők ábrázolása érdekében. Ezek a jellemzők kölcsönhatásba lépnek és interferálnak egymással az analóg tartományban, gazdag mintázatokat hozva létre, mielőtt a jel digitalizálódna. Ez a fizikai keverés és terjedés lényegében azt a jellemzőkinyerést és -átalakítást végzi, amelyet a digitális hálózatok általában több szoftverrétegen keresztül érnek el.

A chip egy innovatív mesterséges intelligencia keretrendszert integrál közvetlenül a hardverbe, kihasználva a mikrohullámok természetes viselkedését a beérkező adatok feldolgozásához. Ahelyett, hogy a hagyományos módszerekhez folyamodna, amelyek során az értékeket a memóriába mentik és rengeteg számítást végeznek, ez a megoldás a mikrohullámú hálózatokra bízza a komplex feladatok megoldását. Az apró, állítható komponensek - mint például elektronikus hangolók és jelváltók - lehetővé teszik a chipen belüli útvonalak dinamikus módosítását, így a különböző mesterséges intelligencia feladatok közötti váltás zökkenőmentesen és hatékonyan történik, anélkül hogy a kezdetektől újra kellene kezdeni.

A chip képes mind alacsony szintű logikai funkciók, mind összetett feladatok, például bitsorozatok azonosítására vagy bináris értékek számlálására nagysebességű adatokban, végrehajtására. A több vezeték nélküli jeltípust is magában foglaló osztályozási feladatban 88 százalékos vagy annál nagyobb pontosságot ért el, ami összehasonlítható a digitális neurális hálózatokkal, de töredéknyi teljesítménnyel és mérettel.

A kutatók számos hagyományos áramkör-tervezési technikát félretettek, mielőtt elérték volna kitűzött céljaikat. Ahelyett, hogy a digitális neurális hálózatok felépítését próbálták volna pontosan lemásolni, inkább egy olyan megoldást dolgoztak ki, amely hasonlít egy szabályozott frekvenciaviselkedés keverékére. Ez a megközelítés végső soron lehetővé teszi a nagy teljesítményű számításokat – mutatott rá Alyssa Apsel professzor, a kutatás egyik társszerzője.

A kutatók szerint a chip rendkívüli érzékenysége a bemenetekre alkalmassá teszi hardveres biztonsági alkalmazásokhoz, például a vezeték nélküli kommunikáció anomáliáinak érzékeléséhez több mikrohullámú frekvenciasávon keresztül. A "mikrohullámú agy" most még csak prototípus formában létezik, azonban a Cornell csapata már dolgozik a méretezésén és a meglévő mikrohullámú és digitális rendszerekbe való integrálásán.