Ученые создали первый «микроволновый мозг»: уникальный микрочип
По сути, разработка инженеров Корнельского университета стала первой в мире настоящей микроволновой нейросетью, полностью интегрированной в кремниевый кристалл. Такой микрочип может в реальном времени обрабатывать информацию в частотной области — от расшифровки радиосигналов и отслеживания целей радара до цифровой обработки данных. И все это — при потреблении менее 200 милливатт энергии.
Секрет в том, что чип умеет программируемо «искажать» сигнал в широком диапазоне частот и мгновенно перестраиваться под разные задачи, минуя множество этапов обработки, которые обычно выполняют цифровые компьютеры. «Он может быть перепрофилирован сразу для нескольких вычислительных задач», — поясняет ведущий автор работы Бал Говинд.
В отличие от привычных нейросетей, которые строятся на цифровых операциях и работают пошагово под управлением тактового сигнала, «микроволновый мозг» использует аналоговое, нелинейное поведение в микроволновом диапазоне. Это позволяет ему обрабатывать потоки данных на частотах в десятки гигагерц — гораздо быстрее большинства цифровых чипов. «Бал отказался от множества привычных схемотехнических подходов, чтобы добиться этого результата», — говорит профессор Алисса Апсел. — «Вместо того чтобы копировать цифровые нейросети, он создал что-то, похожее на управляемую смесь частотных эффектов, которая в итоге обеспечивает высокую производительность».
Чип способен выполнять как простые логические операции, так и сложные задачи — например, распознавать последовательности бит или вести счет в двоичной системе на высоких скоростях. В тестах он показал точность до 88% и выше в распознавании различных типов беспроводных сигналов — на уровне цифровых нейросетей, но при куда меньших энергозатратах и размерах.
Кроме того, из-за своей высокой чувствительности к входным сигналам устройство может применяться в сфере аппаратной кибербезопасности — например, для выявления аномалий в работе беспроводных систем сразу в нескольких диапазонах микроволн. В будущем, если удастся еще сильнее снизить энергопотребление чипа, его можно будет использовать в периферийных вычислениях, интегрируя прямо в умные часы или смартфоны, чтобы обучать модели локально, без постоянного обращения к облачным серверам.
Пока что речь идет об экспериментальном образце, но его создатели уверены, что технологию можно масштабировать. Сейчас они работают над повышением точности и над интеграцией «микроволнового мозга» в существующие платформы микроволновой и цифровой обработки.
Ранее ученые создали микрочип, способный создавать в лаборатории экстремальные электромагнитные поля.
