Тестируем Claude на реальных задачах проектирования электроники10.11.2026 02:16

Чуть больше года назад мы начали проверять, насколько хорошо Claude справляется с проектированием простых электронных схем. Мы сотрудничали с Diode Computers,1 компанией, которая проектирует и производит печатные платы, чтобы обучить Claude простым задачам — например, читать техническую документацию на микросхему и определять, какие компоненты ей нужны для работы. Модели, с которыми мы экспериментировали тогда, не могли надежно проектировать печатные платы; им также было трудно создавать компоненты, совместимые друг с другом. Теперь Claude способен самостоятельно спроектировать электронное устройство и создать его прототип — от начала до конца.

Разработка электронного устройства предполагает множество сложных этапов и практических ограничений. Нужно не только спроектировать и смоделировать печатную плату, но и продумать ее физическую компоновку и поведение, смоделировать механические компоненты и написать прошивку — и при этом учитывать, какие детали легко достать и что именно может произвести завод.

Чтобы узнать, как новые модели Claude продвинулись в этой области, мы вновь объединились с Diode и попросили Claude Fable 5.2 спроектировать три электронных устройства: спикерфон, домашний голосовой помощник и карманного виртуального питомца. Получив минимум инструкций, Claude применил геометрические рассуждения, чтобы разместить компоненты на каждой плате, заранее учесть производственные ограничения и обеспечить соответствие им своих проектов. Он дорабатывал собственные решения, моделировал проекты в системах автоматизированного проектирования (CAD) и в итоге давал указания инженерам, которые создавали работающие прототипы без необходимости исправлять схемы.

Для каждого устройства мы начинали с простого запроса, в котором описывали его тип и основные требования к аппаратной части. Например, в запросе на разработку спикерфона говорилось: «Устройство в форме шайбы, подключаемое к компьютеру через USB-C, со встроенными микрофонами и динамиком, поддержкой Bluetooth и антенной на печатной плате». Затем Claude подготовил спецификации устройства, создал аккуратные наглядные схемы, выбрал расположение компонентов на печатной плате (PCB), проложил между ними медные дорожки, разработал корпус для 3D-печати, написал прошивку и составил список деталей. Под руководством Claude специалисты Diode собрали платы и запустили прошивку. В результате получился прототип спикерфона, который продолжает работать после нескольких недель использования.

При создании голосового помощника и виртуального питомца Claude прошел похожий путь — оба устройства тоже исправно работают. Поскольку это ранние прототипы, пока неизвестно, как они выдержат длительное использование и пройдут ли сертификацию для коммерческого выпуска.

Три устройства, созданные по проектам Claude, слева направо: карманный питомец с аккумулятором, домашний голосовой помощник и USB-спикерфон. Claude спроектировал электронику и корпуса каждого устройства, а также написал для них прошивки.

Решение геометрических задач

Самое заметное отличие Fable 5.2 от моделей, которые мы использовали в прежних тестах, — способность решать сложные геометрические задачи, например определять расположение компонентов на печатной плате и прокладывать между ними медные дорожки.

Прежним моделям было трудно решить, как разместить даже простые компоненты: например, они располагали вспомогательные детали слишком далеко от обслуживаемых ими микросхем или неверно ориентировали разъемы. Fable 5.2, напротив, создавал более компактные и практичные компоновки. Сначала он прокладывал самые важные соединения — те, по которым идут высокоскоростные сигналы или большие токи, а также чувствительные к помехам сигналы. Например, при проектировании голосового помощника Claude начал с USB- и Ethernet-соединений, передающих сигналы по парам дорожек — тонких медных полосок на плате. Он прокладывал дорожки попарно, следя за тем, чтобы они имели одинаковую длину и правильное расстояние между собой. Также он добавил компенсационные изгибы — небольшие зигзаги, удлиняющие дорожку, чтобы сигналы приходили одновременно, — и расположил элементы блока питания так, чтобы повысить его эффективность.

Чтобы показать, насколько Fable 5.2 лучше предыдущих моделей справляется с компоновкой печатных плат, мы попросили Diode провести тест PCB Gym — внутренний бенчмарк, оценивающий, насколько хорошо модели размещают компоненты и заново прокладывают соединения на платах, с которых удалена исходная разводка. Fable 5.2 набрал в тесте 69% против 25% у Fable 5 (рисунок 2). Он также показал лучший результат в BenchCAD 2.1 — общедоступном бенчмарке, который проверяет, могут ли модели восстанавливать 3D-детали, сборки и печатные платы по инженерным чертежам и визуализациям. Fable 5.2 набрал 83,5% — почти вдвое больше, чем его предшественник Claude Fable 5.1.

Результаты последних передовых моделей на бенчмарке Diode PCB Gym в сопоставлении с общей стоимостью использования API. В тесте моделям предлагается разместить компоненты и проложить соединения на печатных платах, с которых удалена исходная разводка.

Доработка проектов

Прежние модели редко пересматривали собственную работу над разводкой печатных плат, даже когда становилось ясно, что выбранное ими расположение компонентов не позволит завершить прокладку соединений. За последний год Diode спроектировала с помощью этих моделей множество плат, готовых на 95%, но все еще непригодных к использованию.

Когда Claude замечал, что проект не работает, он самостоятельно менял подход. Например, при проектировании четырехслойной печатной платы спикерфона он переназначил сигналы на другие выводы двух микросхем. Это позволило оставить дорожки под сенсорными кнопками управления спикерфоном на одном слое и не пересекать их. Позже, когда обратная сторона платы оказалась перегружена, Claude поменял сигналы местами на взаимозаменяемых выводах и заново спроектировал целый угол платы, вместо того чтобы обходить проблему дополнительными переходами между слоями.

Прокладывая дорожки в файле проекта голосового помощника, Claude заметил, что медные соединения «слишком запутались, чтобы проследить их визуально», и решил: «Нужно просто удалить эти дорожки и начать заново». Он десятки раз удалял и прокладывал медные соединения заново, пока не нашел рабочую компоновку.

Разводка голосового помощника до и после того, как Claude перестроил соединения. Слева: дорожка питания микрофона (синие линии) огибает кольцо заземления у звукового порта, дорожка на лицевой стороне (красная) пересекает кольцо, а переходное отверстие — небольшое отверстие, соединяющее медные слои, — расположено между контактными площадками микрофона. Справа: та же область после того, как Claude перенаправил дорожку питания; кольцо осталось свободным и заземленным. Объясняя, почему нужно переделать левый вариант, Claude написал: «Такое расположение под MEMS-микрофоном с нижним портом рискованно, даже если формально зазоры соответствуют требованиям, поэтому я хочу аккуратно переделать локальную разводку для обоих одинаковых посадочных мест микрофонов».

Работа с программами и документацией

Если решение при проектировании одного из устройств зависело от особенностей конкретной детали, Claude часто обращался к ее технической документации — документу, который публикует производитель. Когда его спросили, будет ли карманный питомец работать без аккумулятора, Claude изучил документацию на зарядное устройство и ответил, что устройство сможет питаться от USB, но индикатор зарядки, вероятно, будет мигать: зарядное устройство продолжит заряжать небольшой конденсатор, заменяющий аккумулятор.2

Для прокладки соединений на плате голосового помощника Claude сначала воспользовался предоставленной Diode программой, которая позволяла запускать встроенный в KiCad маршрутизатор — инструмент для создания дорожек. KiCad — широко используемая программа для проектирования печатных плат. Маршрутизатор KiCad прокладывал по одной дорожке между двумя точками, выбранными Claude. Однако у голосового помощника были длинные дорожки от 100-контактного разъема, и Claude решил, что для их прокладки по одной потребуется слишком много пошаговых инструкций.

Вместо этого Claude написал собственный маршрутизатор — алгоритм, который разбивает плату на сетку и ищет свободный путь для каждой дорожки. Примерно за полчаса Claude создал маршрутизатор, способный прокладывать каждую длинную дорожку примерно за секунду. Заметив, что дорожка аудиотактового сигнала проходит слишком близко к Ethernet-дорожкам, Claude изменил алгоритм, чтобы увеличить зазор вокруг чувствительных дорожек.

Учет ограничений и последствий принятых решений

Решения, принятые в одной части проекта, влияют на его дальнейшую разработку, и Claude учитывал эти последствия. Проектируя корпус каждого устройства, он написал код, который проверял, поместится ли 3D-модель печатной платы внутри корпуса и не будут ли компоненты сталкиваться друг с другом. Например, Claude обнаружил, что плату спикерфона нельзя опустить в корпус строго вертикально: переключатель отключения звука упрется в заднюю стенку. Он выяснил, что плата поместится, если при установке наклонить ее примерно на 25 градусов. Claude проверил это в 3D-модели и добавил соответствующий шаг в инструкции по сборке.

Проектируя корпус голосового помощника, Claude рассчитал, что порт микрофона длиной 25 мм — отверстие, через которое звук поступает к микрофону, — будет резонировать на частоте около 3,4 кГц. «Это прямо в диапазоне человеческого голоса, — рассудил он, — что не идеально, хотя для голосового помощника вполне приемлемо. Лучше сделать корпус клиновидным: высоким сзади и постепенно понижающимся спереди». Благодаря клиновидной форме длина портов сократилась примерно до 10 мм, а резонансная частота повысилась примерно до 8,9 кГц — верхней границы диапазона человеческой речи. Claude также написал прошивку для спикерфона: она приглушает кольцо светодиодов по мере увеличения громкости звука, помогая устройству не превышать ограничение по току, предусмотренное в проекте платы.

Проекты домашнего голосового помощника Claude и готовый прототип. Claude написал код для моделирования корпуса в CAD, спроектировал печатную плату и создал прошивку.

Проектирование с учетом реального производства

При проектировании электроники инженерам приходится учитывать реальные ограничения — в частности, убеждаться, что завод действительно сможет изготовить задуманное устройство. Для этого они проводят два вида проверок: анализ технологичности производства (DFM), который сопоставляет геометрию печатной платы с производственными ограничениями завода, и проверку доступности комплектующих у дистрибьюторов.

Claude самостоятельно провел эти проверки и разделил результаты на проблемы, требующие исправления, и предупреждения, которые можно проигнорировать. Проверка платы голосового помощника выявила шесть слишком узких участков паяльной маски — защитного покрытия печатной платы, — которые нельзя было произвести. Claude устранил проблему, расширив отверстия в паяльной маске и не передвигая компоненты. Проверка также пометила как ошибочное соединение двух контуров заземления — общих обратных путей для электрического тока, — поскольку автоматизированный проверяющий инструмент не распознал, что соединение было сделано намеренно. Claude правильно рассудил, что это не повлияет на работу устройства, и проигнорировал предупреждение.

Diode изготовила все три платы непосредственно по проектным файлам Claude, без дополнительных согласований и доработок. Заводам и инженерам часто приходится проводить несколько раундов изменений перед производством, и команда Diode рассказала нам, что была удивлена: в случае с Claude это не потребовалось.

Слой 1: лицевая сторонаСлой 2: внутренний 1Слой 3: внутренний 2Слой 4: обратная сторона

Четыре медных слоя печатной платы спикерфона. Пунктирный круг обозначает сенсорное колесо, где медные электроды реагируют на прикосновение пальца пользователя. Чтобы перенести дорожку с одного слоя на другой, нужно просверлить отверстие в плате; под сенсорным колесом такое отверстие прошло бы через электрод. Чтобы этого избежать, Claude разместил каждую сигнальную дорожку под колесом на одном слое и выбрал назначение выводов микросхем так, чтобы дорожкам не приходилось пересекаться. Он также оставил свободной от меди и отверстий область вокруг Bluetooth-антенны (зигзаг вверху) на всех слоях, чтобы находящийся рядом металл не ослаблял сигнал.

Четыре медных слоя печатной платы спикерфона. Пунктирный круг обозначает сенсорное колесо, где медные электроды реагируют на прикосновение пальца пользователя. Чтобы перенести дорожку с одного слоя на другой, нужно просверлить отверстие в плате; под сенсорным колесом такое отверстие прошло бы через электрод. Чтобы этого избежать, Claude разместил каждую сигнальную дорожку под колесом на одном слое и выбрал назначение выводов микросхем так, чтобы дорожкам не приходилось пересекаться. Он также оставил свободной от меди и отверстий область вокруг Bluetooth-антенны (зигзаг вверху) на всех слоях, чтобы находящийся рядом металл не ослаблял сигнал.

Четыре медных слоя печатной платы спикерфона. Пунктирный круг обозначает сенсорное колесо, где медные электроды реагируют на прикосновение пальца пользователя. Чтобы перенести дорожку с одного слоя на другой, нужно просверлить отверстие в плате; под сенсорным колесом такое отверстие прошло бы через электрод. Чтобы этого избежать, Claude разместил каждую сигнальную дорожку под колесом на одном слое и выбрал назначение выводов микросхем так, чтобы дорожкам не приходилось пересекаться. Он также оставил свободной от меди и отверстий область вокруг Bluetooth-антенны (зигзаг вверху) на всех слоях, чтобы находящийся рядом металл не ослаблял сигнал.

Четыре медных слоя печатной платы спикерфона. Пунктирный круг обозначает сенсорное колесо, где медные электроды реагируют на прикосновение пальца пользователя. Чтобы перенести дорожку с одного слоя на другой, нужно просверлить отверстие в плате; под сенсорным колесом такое отверстие прошло бы через электрод. Чтобы этого избежать, Claude разместил каждую сигнальную дорожку под колесом на одном слое и выбрал назначение выводов микросхем так, чтобы дорожкам не приходилось пересекаться. Он также оставил свободной от меди и отверстий область вокруг Bluetooth-антенны (зигзаг вверху) на всех слоях, чтобы находящийся рядом металл не ослаблял сигнал.

Слой 1: лицевая сторонаСлой 2: внутренний 1Слой 3: внутренний 2Слой 4: обратная сторона

Четыре медных слоя печатной платы голосового помощника. Claude добавил две области заземленной меди в слой питания (зеленый), прямо за большинством дорожек на обратной стороне платы, по которым идут высокоскоростные сигналы. Это создает для сигналов расположенный рядом обратный путь и помогает уменьшить помехи.

Четыре медных слоя печатной платы голосового помощника. Claude добавил две области заземленной меди в слой питания (зеленый), прямо за большинством дорожек на обратной стороне платы, по которым идут высокоскоростные сигналы. Это создает для сигналов расположенный рядом обратный путь и помогает уменьшить помехи.

Четыре медных слоя печатной платы голосового помощника. Claude добавил две области заземленной меди в слой питания (зеленый), прямо за большинством дорожек на обратной стороне платы, по которым идут высокоскоростные сигналы. Это создает для сигналов расположенный рядом обратный путь и помогает уменьшить помехи.

Четыре медных слоя печатной платы голосового помощника. Claude добавил две области заземленной меди в слой питания (зеленый), прямо за большинством дорожек на обратной стороне платы, по которым идут высокоскоростные сигналы. Это создает для сигналов расположенный рядом обратный путь и помогает уменьшить помехи.

Печатную плату спикерфона нельзя опустить в корпус строго вертикально: ручка переключателя отключения звука упрется в заднюю стенку (красная). Claude выяснил, как установить плату, наклонив ее примерно на 25 градусов, а затем развернув в горизонтальное положение, и добавил этот шаг в инструкции по сборке.

Ограничения и дальнейшие шаги

Все три устройства пока остаются прототипами: они не прошли электрические испытания, настройку антенн, термические испытания или сертификацию и не предназначены для массового производства. Поскольку Claude не был подключен к испытательному оборудованию или машинам для изготовления и сборки печатных плат, инженерам Diode пришлось самостоятельно собрать и проверить прототипы. Тем не менее за последний год Claude значительно улучшил способность рассуждать о расположении компонентов и разводке дорожек и теперь может проектировать электронику при минимальном участии человека и помогать создавать прототипы. Другие модели тоже добиваются успехов в этой области: недавно OpenAI рассказала об использовании своих моделей для проектирования портативного устройства. Подобная работа может помочь инженерам быстрее создавать и тестировать новые аппаратные решения.

В дальнейшем мы планируем выяснить, сможет ли Claude проектировать более плотные, быстрые и сложные платы, проверять их с помощью моделирования и учиться на измерениях готовых устройств.

Сноски