Чип для интеллекта

ИИ требует микропроцессорного оборудования нового типа, которое будет адаптировано под его задачи. В современных цифровых компьютерах запись и обработка информации ведется с помощью электрических зарядов и их перемещения. Однако уже десятилетия развиваются оптоэлектронные приборы, в которых данные передает свет. Такие элементы значительно легче компоновать и сопрягать. Если нейроморфные чипы соединить оптическими связями, то можно строить процессоры и сенсоры, которые будут успешно решать сложные задачи.

Сегодня инженеры оснащают сложными микропроцессорами смартфоны, часы, всевозможные датчики, бытовую технику и прочие знакомые нам предметы. Они объединяются в интернет вещей, и, чтобы он работал, необходимы автономные процессоры новых поколений, желательно реконфигурируемые и энергосберегающие.

Недавно большая группа исследователей из Массачусетского технологического института (среди которых нет ни одной европейской фамилии) под руководством постдока Кима Хюнсеока (Hyunseok Kim) предложила новую технологию трехмерной послойной интеграции в единый процессор сенсоров и чипов с мемристорами. Эти искусственные нейроны эффективно производят параллельные вычисления и классифицируют информацию, полученную по световым каналам.

Чип размером 4 мм² состоит из чередующихся слоев сенсорных и процессорных элементов. Слои связывает стандартизованная оптоэлектроника. Это позволяет безболезненно заменять и модифицировать отдельные слои.

ИИ тренировали на распознавании букв M, I и T. Светодиодная матрица передавала световые сигналы на процессорные слои, которые классифицировали сигнал. Когда оказалось, что ИИ иногда путает I и T, ученые дополнительно добавили нейроморфный слой, подавляющий шумы. После этого ИИ стал работать идеально. Гибридные приборы дают преимущества в скорости и надежности передачи данных.

Новая технология позволит сопрягать самые различные слои и получать большое разнообразие чипов, предназначенных для создания компьютеров нового типа. Области применения технологии немерены. Это и камеры смартфонов, и мониторы здоровья, и носимая электронная кожа, предназначенная для отслеживания жизненно важных параметров. (Nature Electronics 5, 386, 2022)