Автор: С древнейших времён и до наших дней известны удачные примеры аналоговых вычислителей, которые для решения некоторых задач оказываются проще и эффективнее цифровых платформ. Сильнейшая сторона «цифры» — её универсальность. Но, возможно, пришло время создавать специализированные платформы? Этого требует экономия энергии и эффективность, что особенно важно для миниатюрных и интегрированных решений, о чём вспомнили учёные из США.
Обзор смартфона HUAWEI Pura 80 Ultra: зум, которому нет равных
Обзор рейтингового режима Warface: просто освоиться, сложно оторваться
Обзор смартфона HONOR 400: реаниматор
Обзор ноутбука Acer Swift Go 14 (SFG14-63-R7T4) с процессором Ryzen 9 8945HS и OLED-экраном
Пять причин полюбить HONOR 400
HUAWEI Pura 80 Ultra глазами фотографа
Так, исследователи из Корнеллского университета (Cornell University) разработали удивительный микрочип, который они назвали «микроволновым мозгом». Это первый процессор, способный одновременно обрабатывать данные на высочайшей частоте и беспроводные сигналы, используя физику микроволн. Чип представляет собой полностью интегрированную микроволновую нейронную сеть на кремниевой основе.
Этот микропроцессор способен выполнять вычисления в области высоких частот в реальном времени для таких задач, как декодирование радиосигналов, отслеживание целей радаром и обработка данных, потребляя при этом менее 200 мВт на частотах в десятки ГГц. Учёные уверены, что эта разработка знаменует собой значительный прорыв в области энергоэффективных вычислений.
В отличие от традиционных цифровых процессоров, которые полагаются на синхронизированные по тактовому сигналу пошаговые операции, «микроволновый мозг» использует аналоговое нелинейное поведение в микроволновом диапазоне. Это позволяет обрабатывать потоки данных на частотах в десятки гигагерц, что значительно превосходит возможности большинства цифровых чипов. Архитектура чипа напоминает структуру человеческого мозга: нейронная сеть построена на взаимосвязанных управляемых волноводах, которые распознают шаблоны и обучаются на основе данных. В цифровых системах реализация подобной функциональности потребовала бы чрезвычайно сложной схемотехники, что резко увеличило бы задержки и энергопотребление.
Для своих размеров чип демонстрирует высокие показатели: тесты показали 88 % точности при классификации типов беспроводных сигналов с использованием набора данных RadioML2016.10A. Он способен выполнять как простые логические вычисления, так и более сложные задачи — например, определять последовательности битов или подсчитывать двоичные значения в высокоскоростных потоках данных. Благодаря высокой чувствительности к входным сигналам, чип хорошо подходит для задач аппаратной безопасности, таких как обнаружение аномалий в беспроводных коммуникациях на нескольких частотных диапазонах.
Исследователи отмечают, что дальнейшее снижение энергопотребления позволит использовать чип в устройствах для периферийных вычислений, таких как смарт-часы или смартфоны, обеспечивая локальную обработку данных без подключения к облачным серверам.
Хотя чип пока находится на стадии экспериментальных исследований, учёные оптимистично оценивают его масштабируемость и возможность интеграции с существующими микроволновыми и цифровыми платформами. Работа выполнена в рамках проекта, поддержанного Агентством перспективных оборонных исследований (DARPA). Она ясно подчёркивает потенциал использования физики микроволн для создания компактных, энергоэффективных устройств, которые способны изменить подход к вычислениям и коммуникациям, делая их быстрее и менее зависимыми от облачных технологий.
