Specijalizovani mikročipovi koji upravljaju signalima na vrhuncu bežične tehnologije su zapanjujuća dela minijaturizacije i inženjeringa. Takođe su teški i skupi za dizajn.
Sada su istraživači sa Princeton Engineering-a i Indijskog instituta za tehnologiju iskoristili veštačku inteligenciju kako bi napravili ključni korak ka smanjenju vremena i troškova dizajniranja novih bežičnih čipova i otkrivanju novih funkcionalnosti kako bi se ispunili sve veći zahtevi za boljom brzinom i performansama bežične mreže.
U studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživači opisuju svoju metodologiju u kojoj AI stvara komplikovane elektromagnetne strukture i povezana kola u mikročipovima na osnovu parametara dizajna. Ono što je nekada zahtevalo nedelje visokokvalifikovanog rada, sada se može postići za nekoliko sati.
Štaviše, veštačka inteligencija koja stoji iza novog sistema proizvela je čudne nove dizajne koji sadrže neobične obrasce kola. Kaushik Sengupta, vodeći istraživač, rekao je da su dizajni neintuitivni i da je malo verovatno da će ih razviti ljudski um. Ali oni često nude značajna poboljšanja čak iu odnosu na najbolje standardne čipove.
„Dolazimo do struktura koje su složene i izgledaju nasumično oblikovane, a kada su povezane sa kolima, one stvaraju ranije nedostižne performanse. Ljudi ih zaista ne mogu razumeti, ali mogu da rade bolje“, rekao je Sengupta, profesor elektrotehnike i računarstva. i ko-direktor NektG-a, Prinstonovog industrijskog partnerskog programa za razvoj komunikacija sledeće generacije.
Ova kola mogu biti projektovana za energetski efikasniji rad ili da ih učine operativnim u ogromnom frekventnom opsegu koji trenutno nije moguć. Štaviše, metoda sintetiše složene strukture za nekoliko minuta, dok konvencionalnim algoritmima mogu biti potrebne nedelje. U nekim slučajevima, nova metodologija može stvoriti strukture koje je nemoguće sintetizovati sa trenutnim tehnikama.
Udai Khankhoje, koautor i vanredni profesor elektrotehnike na IIT Madras, rekao je da nova tehnika ne samo da pruža efikasnost, već obećava da će otključati nove pristupe dizajnerskim izazovima koji su bili izvan mogućnosti inženjera.
„Ovaj rad predstavlja ubedljivu viziju budućnosti“, rekao je on. „AI pokreće ne samo ubrzanje dugotrajnih elektromagnetnih simulacija, već takođe omogućava istraživanje do sada neistraženog prostora dizajna i isporučuje zapanjujuće uređaje visokih performansi koji su u suprotnosti sa uobičajenim pravilima i ljudskom intuicijom.
Bežični čipovi su kombinacija standardnih elektronskih kola poput onih u kompjuterskim čipovima i elektromagnetnih struktura uključujući antene, rezonatore, razdelnike signala, kombinatore i druge. Ove kombinacije elemenata su sastavljene u svakom bloku kola, pažljivo ručno izrađene i zajednički dizajnirane da rade optimalno.
Ovaj metod se zatim skalira na druga kola, podsisteme i sisteme, čineći proces projektovanja izuzetno složenim i dugotrajnim, posebno za moderne čipove visokih performansi koje stoje iza aplikacija kao što su bežična komunikacija, autonomna vožnja, radar i prepoznavanje pokreta.
„Klasični dizajni, pažljivo, spajaju ova kola i elektromagnetne elemente, deo po deo, tako da signal teče na način na koji želimo da teče u čipu. Promenom tih struktura mi inkorporiramo nova svojstva“, rekao je Sengupta. „Ranije smo imali ograničen način da ovo uradimo, ali sada su opcije mnogo veće.
Može biti teško shvatiti prostranost dizajnerskog prostora bežičnog čipa. Kola u naprednom čipu su tako mala, a geometrija toliko detaljna, da broj mogućih konfiguracija za čip premašuje broj atoma u univerzumu, rekao je Sengupta. Ne postoji način da osoba razume taj nivo složenosti, tako da dizajneri ljudi ne pokušavaju. Oni prave čipove odozdo prema gore, dodajući komponente po potrebi i prilagođavajući dizajn dok grade.
AI pristupa izazovu iz drugačije perspektive, rekao je Sengupta. On posmatra čip kao jedan artefakt. Ovo može dovesti do čudnih, ali efikasnih aranžmana. Rekao je da ljudi igraju ključnu ulogu u sistemu veštačke inteligencije, delimično zato što AI može da napravi pogrešne aranžmane, kao i one efikasne. Moguće je da AI halucinira elemente koji ne rade, barem za sada. Ovo zahteva određeni nivo ljudskog nadzora.
„Postoje zamke koje još uvek zahtevaju da ih ljudski dizajneri isprave“, rekao je Sengupta. „Poenta nije u tome da se ljudski dizajneri zamene alatima. Poenta je da se poveća produktivnost novim alatima. Ljudski um se najbolje koristi za stvaranje ili izmišljanje novih stvari, a svakodnevniji, utilitarniji rad može se preneti na ove alate.“
Istraživači su koristili veštačku inteligenciju da otkriju i dizajniraju složene elektromagnetne strukture koje su zajedno dizajnirane sa kolima za kreiranje širokopojasnih pojačala. Sengupta je rekao da će buduća istraživanja uključivati povezivanje višestrukih struktura i dizajniranje čitavih bežičnih čipova sa AI sistemom.
„Sada kada je ovo pokazalo obećanje, postoji veći napor da se razmišlja o komplikovanijim sistemima i dizajnu“, rekao je on. „Ovo je samo vrh ledenog brega u pogledu toga šta budućnost nosi za teren.
