マイクロサイズのチップが脳のようにデータを処理

エンジニアは、マイクロ波を使用してデータを処理する新しい種類の超小型チップを開発します。このチップはマイクロ波領域のニューラル ネットワークとして機能し、レーダー追跡、無線信号のデコード、高速データ処理などのリアルタイム タスクを実行します。200 ミリワット未満の電力で動作し、効率的なコンピューティングのための代替手段を示しています。

バイナリ ロジックとタイミング命令を通じてデータを処理する代わりに、チップは再構成可能な導波路内の電磁波パターンを操作します。各モードは、脳内で接続されたノードのように機能します。これらは連携してパターンを特定し、変化から学習し、新しい信号にリアルタイムで適応します。これにより、プロセッサは、ほとんどのデジタル システムを超える帯域幅の数十ギガヘルツにわたって計算できるようになります。

Nature Electronics に掲載されたこの研究は、シリコンチップ上に完全に統合された初のマイクロ波ベースのニューラルプロセッサを発表しています。周波数領域で直接計算を実行するため、従来のシステムで一般的だった複数のデジタル処理ステップの必要性が軽減されます。この方法により、より低いエネルギーコストでより高速なデータ処理が可能になります。

コーネル大学のチームは、このチップがバイナリ パターン認識や無線信号分類などのタスクを 88% 以上の精度で実行することを実証しました。これらの結果は、スペースとエネルギーの一部を使用しながら、パフォーマンスにおいてデジタル ニューラル ネットワークに匹敵します。プロセッサーの確率的設計により、通常、精度やエラー訂正に必要な追加のハードウェアを必要とせずに、複雑なタスクでも効果的に処理できます。

研究者たちは現在、ウェアラブル デバイスやモバイル デバイスなどのコンピューティング プラットフォーム上の無線通信帯域を監視する将来のセキュリティおよびセンシング デバイスを研究しています。この研究は、アナログ マイクロ波物理学と最新のコンピューティング アーキテクチャを融合して、スケーラブルなオンデバイス インテリジェンスを実現する方向への移行を表しています。