Wetenschappers hebben een baanbrekende prestatie geleverd op het gebied van computertechnologie: het creëren van ‘s werelds eerste volledig functionele, door microgolven aangedreven chip die conventionele CPU’s kan overtreffen in zowel snelheid als energie-efficiëntie. Dit innovatieve ‘microgolfbrein’ maakt gebruik van microgolven, die binnen het analoge spectrum werken, om complexe berekeningen uit te voeren, wat een aanzienlijke afwijking betekent van traditionele digitale circuits.
Deze nieuwe aanpak biedt enorme mogelijkheden voor toepassingen met hoge bandbreedte, zoals radarbeelden, die snelle verwerkingsmogelijkheden vereisen. Microgolven blinken uit op dit gebied vanwege hun vermogen om enorme hoeveelheden gegevens tegelijkertijd over een breed frequentiebereik te verwerken.
Hoe de microgolfchip werkt: gebruik maken van analoge golven en neurale netwerken
In de kern maakt de chip gebruik van een neuraal netwerk van kunstmatige intelligentie (AI), gestructureerd met onderling verbonden elektromagnetische knooppunten binnen afstembare golfgeleiders. Deze knooppunten manipuleren microgolfgolven in de vorm van analoge signalen. De golven zijn gestructureerd in een kamachtig patroon, waarbij op regelmatige afstanden geplaatste spectraallijnen fungeren als een nauwkeurige frequentieliniaal. Dit maakt ongelooflijk snelle en nauwkeurige frequentiemetingen mogelijk.
Dit ‘microgolfbrein’ bootst de structuur en functie van het menselijk brein na via onderling verbonden knooppunten die leren en zich aanpassen door patronen binnen datastromen te identificeren. De chip werkt met behulp van een probabilistische benadering: in plaats van te vertrouwen op rigide digitale logica, maakt hij gebruik van waarschijnlijkheden om informatie te verwerken. Deze onconventionele methode verbetert zowel de snelheid als de nauwkeurigheid aanzienlijk in vergelijking met traditionele digitale computermodellen.
Een enorme sprong voorwaarts in verwerkingskracht en efficiëntie
Tests hebben de indrukwekkende mogelijkheden van de chip aangetoond. Het heeft met succes complexe taken aangepakt, zoals het herkennen van binaire reeksen en het analyseren van snelle datastromen met een nauwkeurigheid van 88% bij verschillende uitdagingen op het gebied van draadloze signaalclassificatie. Opmerkelijk genoeg bereikt het een verwerkingssnelheid van tientallen gigahertz (minstens 20 miljard bewerkingen per seconde), wat hoger is dan de typische CPU-kloksnelheden die op de meeste thuiscomputers voorkomen (tussen 2,5 en 4 GHz).
Deze superieure prestaties gaan gepaard met een aanzienlijk energievoordeel. De chip verbruikt minder dan 200 milliwatt – vergelijkbaar met het zendvermogen van een mobiele telefoon – terwijl traditionele CPU’s doorgaans minimaal 65 watt nodig hebben om te functioneren. Dit lage stroomverbruik opent opwindende mogelijkheden voor het integreren van de chip in alledaagse apparaten zoals smartphones en wearables, en voor het aandrijven van edge computing-applicaties die realtime verwerking vereisen zonder afhankelijk te zijn van verre datacenters.
Deze vooruitgang heeft ook verstrekkende gevolgen voor de ontwikkeling van AI en biedt een zeer efficiënte oplossing voor het trainen van complexe AI-modellen met een lager energieverbruik.
Hoewel verder onderzoek nodig is om het ontwerp te verfijnen en de omvang van de chip te verkleinen, luidt deze doorbraak een nieuw computertijdperk in, een tijdperk dat wordt gekenmerkt door snelheid, efficiëntie en potentiële toepassingen die veel verder reiken dan de traditionele grenzen.
