Учёные добились прорыва в компьютерной технологии: создали первый в мире полностью функциональный микроволнотронный чип, способный превосходить обычные ЦП как по скорости, так и по энергоэффективности. Этот инновационный «микроволновый мозг» использует микроволны, работающие в аналоговой области частот, для выполнения сложных вычислений, что существенно отличается от традиционной цифровой схемотехники.
Этот новый подход обладает огромным потенциалом для приложений с большой пропускной способностью, таких как радарное картирование, требующее быстрой обработки данных. Микроволны превосходят в этой области благодаря способности обрабатывать обширные массивы данных одновременно на широком диапазоне частот.
Как работает микроволновой чип: использование аналоговых волн и нейронных сетей
В своей основе чип использует искусственный интеллект (ИИ) нейронную сеть, структурированную из взаимосвязанных электромагнитных узлов внутри настраиваемых волноводов. Эти узлы манипулируют микроволновыми волнами в форме аналоговых сигналов. Волны образуют своеобразный гребневидный рисунок с регулярно расположенными спектральными линиями, действующими как точный частотный измеритель. Это позволяет осуществлять невероятно быстрые и точные измерения частоты.
Этот «микроволновый мозг» имитирует структуру и функционал человеческого мозга посредством взаимосвязанных узлов, которые учатся и адаптируются путем идентификации паттернов в потоках данных. Чип функционирует с помощью вероятностного подхода – вместо того чтобы полагаться на жесткую цифровую логику, он использует вероятности для обработки информации. Этот непривычный метод существенно повышает как скорость, так и точность по сравнению с традиционными цифровыми моделями вычислений.
Скачок в вычислительной мощности и энергоэффективности
Тестирование продемонстрировало впечатляющие возможности чипа. Он успешно справился с такими сложными задачами, как распознавание двоичных последовательностей и анализ высокоскоростных потоков данных с точностью 88% при различных испытаниях по классификации беспроводных сигналов. Удивительно, но он достигает скорости обработки в десятки гигагерц (как минимум 20 миллиардов операций в секунду), превосходя типичные тактовые частоты ЦП, встречающиеся в большинстве домашних компьютеров (от 2,5 до 4 ГГц).
Такая превосходная производительность сопровождается существенным преимуществом в энергопотреблении. Чип потребляет менее 200 милливатт – столько же, сколько передающая мощность мобильного телефона – в то время как традиционные ЦП обычно требуют не менее 65 ватт для функционирования. Такая низкая энергозатратность открывает захватывающие возможности для интеграции чипа в повседневные устройства, такие как смартфоны и носимые гаджеты, а также для питания приложений edge computing, которые нуждаются в реальном времени обработки данных без обращения к удаленным центрам обработки данных.
Данное достижение также имеет далеко идущие последствия для развития ИИ, предлагая высокоэффективное решение для обучения сложных моделей ИИ с пониженными энергозатратами.
Хотя необходимы дальнейшие исследования для усовершенствования конструкции и уменьшения размеров чипа, этот прорыв открывает новую эпоху в вычислениях – эпоху скорости, эффективности и потенциальных применений, простирающихся далеко за пределы традиционных границ.
