Desain chip aneh AI lebih cepat, lebih pintar, dan mengubah permainan

Kecerdasan buatan sedang merevolusi desain chip nirkabel dengan secara drastis mengurangi biaya dan memotong waktu desain dari minggu menjadi jam.

Tetapi masih ada lagi: AI menghasilkan desain yang tidak konvensional dan sangat efisien yang mengungguli metode tradisional. Hebatnya, desain ini sangat kompleks dan tidak intuitif sehingga insinyur manusia tidak dapat sepenuhnya memahaminya. Dengan membuka kunci kemungkinan baru dalam kinerja dan efisiensi, AI tidak hanya mempercepat prosesnya – itu membentuk kembali apa yang mungkin dalam teknologi nirkabel.

Merevolusi desain microchip dengan AI

Microchips khusus, tulang punggung teknologi nirkabel mutakhir, adalah keajaiban miniaturisasi dan rekayasa. Namun, merancang chip ini adalah proses yang kompleks dan mahal.

Peneliti dari Princeton Engineering dan Indian Institute of Technology telah mengembangkan pendekatan terobosan menggunakan kecerdasan buatan Untuk secara dramatis mengurangi waktu dan biaya desain chip. Inovasi ini juga membuka pintu bagi fungsionalitas baru yang dapat mengatasi meningkatnya permintaan untuk kinerja nirkabel yang lebih cepat dan lebih efisien. Dalam sebuah studi yang diterbitkan pada 30 Desember di Komunikasi Alamtim merinci bagaimana sistem AI mereka menghasilkan struktur dan sirkuit elektromagnetik yang rumit berdasarkan parameter desain tertentu. Tugas yang setelah dibutuhkan upaya ahli berminggu -minggu sekarang dapat diselesaikan hanya dalam waktu berjam -jam.

Desain yang dihasilkan AI yang tidak konvensional

Menariknya, AI sering menciptakan desain yang tidak konvensional dengan pola sirkuit yang tidak terduga. Menurut peneliti utama Kaushik Sengupta, desain ini tidak hanya tidak intuitif bagi manusia tetapi juga secara konsisten mengungguli desain chip tradisional, menunjukkan kemajuan signifikan dalam kinerja.

“Kami datang dengan struktur yang kompleks dan terlihat acak dan ketika dihubungkan dengan sirkuit, mereka menciptakan kinerja yang sebelumnya tidak dapat dicapai. Manusia tidak dapat benar-benar memahaminya, tetapi mereka dapat bekerja lebih baik, ”kata Sengupta, seorang profesor teknik listrik dan komputer dan co-direktur Nextg, Program Kemitraan Industri Princeton untuk mengembangkan komunikasi generasi berikutnya.

Memperluas kemampuan chip nirkabel

Sirkuit ini dapat direkayasa menuju operasi yang lebih hemat energi atau untuk membuatnya dapat dioperasikan di rentang frekuensi besar yang saat ini tidak mungkin. Selain itu, metode ini mensintesis struktur yang secara inheren kompleks dalam hitungan menit, sedangkan algoritma konvensional mungkin memakan waktu berminggu -minggu. Dalam beberapa kasus, metodologi baru dapat menciptakan struktur yang tidak mungkin disintesis dengan teknik saat ini.

Uday Khankhoje, rekan penulis dan profesor teknik listrik di IIT Madras, mengatakan teknik baru tidak hanya memberikan efisiensi tetapi juga berjanji untuk membuka pendekatan baru untuk merancang tantangan yang telah berada di luar kemampuan insinyur.

“Pekerjaan ini menyajikan visi masa depan yang menarik,” katanya. “AI Kekuatan Tidak hanya percepatan simulasi elektromagnetik yang memakan waktu, tetapi juga memungkinkan eksplorasi menjadi ruang desain yang belum dijelajahi yang belum dijelajahi dan memberikan perangkat berkinerja tinggi yang menakjubkan yang bertentangan dengan aturan jempol dan intuisi manusia yang biasa.”

Masa depan desain chip nirkabel

Chip nirkabel adalah kombinasi sirkuit elektronik standar seperti yang ada di chip komputer dan struktur elektromagnetik termasuk antena, resonator, splitter sinyal, kombiner, dan lainnya. Kombinasi elemen ini disatukan di setiap blok sirkuit, buatan tangan dengan hati-hati, dan dirancang bersama untuk beroperasi secara optimal. Metode ini kemudian ditingkatkan ke sirkuit lain, sub-sistem, dan sistem, membuat proses desain sangat kompleks dan memakan waktu, terutama untuk chip modern, berkinerja tinggi di belakang aplikasi seperti komunikasi nirkabel, mengemudi otonom, radar, dan pengenalan gerakan.

“Desain klasik, dengan hati -hati, meletakkan sirkuit ini dan elemen elektromagnetik bersama -sama, sepotong demi sepotong, sehingga sinyal mengalir dengan cara yang kita inginkan mengalir dalam chip. Dengan mengubah struktur itu, kami menggabungkan properti baru, ”kata Sengupta. “Sebelumnya, kami memiliki cara yang terbatas untuk melakukan ini, tetapi sekarang pilihannya jauh lebih besar.”

AI dan ruang desain yang tak terbatas

Mungkin sulit untuk memahami luasnya ruang desain chip nirkabel. Sirkuit dalam chip canggih sangat kecil, dan geometri begitu terperinci, sehingga jumlah konfigurasi yang mungkin untuk sebuah chip melebihi jumlah atom di alam semesta, kata Sengupta. Tidak ada cara bagi seseorang untuk memahami tingkat kompleksitas itu, jadi desainer manusia tidak mencoba. Mereka membangun chip dari bawah ke atas, menambahkan komponen sesuai kebutuhan dan menyesuaikan desain saat mereka membangun.

Pendekatan Desain Berbeda AI

AI mendekati tantangan dari perspektif yang berbeda, kata Sengupta. Itu memandang chip sebagai artefak tunggal. Ini dapat menyebabkan pengaturan yang aneh, tetapi efektif. Dia mengatakan manusia memainkan peran penting dalam sistem AI, sebagian karena AI itu dapat membuat pengaturan yang salah serta yang efisien. Adalah mungkin bagi AI untuk berhalusinasi elemen yang tidak berfungsi, setidaknya untuk saat ini. Ini membutuhkan beberapa tingkat pengawasan manusia.

“Ada jebakan yang masih membutuhkan desainer manusia untuk mengoreksi,” kata Sengupta. “Intinya bukan untuk menggantikan desainer manusia dengan alat. Intinya adalah untuk meningkatkan produktivitas dengan alat baru. Pikiran manusia paling baik digunakan untuk menciptakan atau menciptakan hal -hal baru, dan pekerjaan utilitarian yang lebih biasa dapat dibongkar ke alat -alat ini. ”

Perbatasan berikutnya dalam penelitian chip nirkabel

Para peneliti telah menggunakan AI untuk menemukan dan merancang struktur elektromagnetik kompleks yang dirancang bersama dengan sirkuit untuk membuat amplifier broadband. Sengupta mengatakan penelitian di masa depan akan melibatkan menghubungkan berbagai struktur dan merancang seluruh chip nirkabel dengan sistem AI.

“Sekarang ini telah menunjukkan janji, ada upaya yang lebih besar untuk memikirkan sistem dan desain yang lebih rumit,” katanya. “Ini hanya puncak gunung es dalam hal apa yang akan terjadi di masa depan untuk lapangan.”

Referensi: “Pembelajaran dalam memungkinkan desain terbalik dari frekuensi radio multi-port dan sirkuit sub-terahertz dan sirkuit terintegrasi” oleh Emir Ali Karahan, Zheng Liu, Engraj Gupta, Zijian Shao, Jonathan Zhou, Uday Khankhoje dan Kaushik Singupu, Uday Khankho dan Kaushik Singupu, Uday Khankho dan Kaushik Singupu, Desember 2024, Komunikasi Alam.
Doi: 10.1038/s41467-024-54178-1

Artikel tersebut, pembelajaran dalam memungkinkan desain terbalik umum dari frekuensi radio multi-port dan pasif sub-sahewertz dan sirkuit terintegrasi, diterbitkan 30 Desember 2024 dalam jurnal Nature Communications. Selain Sengupta, termasuk penulis, Emir Ali Karahan, penulis utama dan seorang mahasiswa pascasarjana di Princeton; Zheng Liu, Zijian Shao dan Jonathan Zhou, dari Princeton; AGRAJ GUPTA dan UDOY KHANKHOJE, dari Institut Teknologi India Madras. Dukungan untuk penelitian ini disediakan sebagian oleh Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara, Kantor Penelitian Angkatan Laut, Komputasi Penelitian Princeton dan Pusat Ms Chadha untuk Global India di Universitas Princeton.