美國麻省理工學院創建可堆疊、可重新配置的人工智能芯片

2022-06-14 09:26:25來源：科技日報

想象一個更可持續的未來：你的手機、智能手表和其他可穿戴設備都不必為了更新換代而被擱置或丟棄。相反，它們可使用最新的傳感器和處理器進行升級，這些設備可安裝在內部芯片上，如同樂高積木一樣整合。美國麻省理工學院工程師采用類似樂高的設計，創建出一款可堆疊、可重新配置的人工智能(AI)芯片。這種芯片構件可使設備保持最新狀態，同時減少電子浪費。相關研究發表在《自然·電子學》上。

新設計使用光而不是物理線來通過芯片傳輸信息。因此，可根據需要添加任意數量的計算層和光、壓力甚至氣味傳感器。研究人員稱其為類似樂高的可重構AI芯片，因為它根據層的組合具有無限的可擴展性。

在新芯片設計中，研究人員將圖像傳感器與人工突觸陣列配對，訓練每個突觸陣列識別某些字母——在本例中為M、I和T，團隊在每個傳感器和人工突觸陣列之間制造了一個光學系統，以實現層之間的通信，而無需物理連接，因此能以想要的方式自由地堆疊和添加芯片。

光電探測器可以構成接收數據的圖像傳感器，并將數據傳輸到下一層的LED。當信號(例如字母的圖像)到達圖像傳感器時，會刺激另一層光電探測器以及人工突觸陣列，該陣列根據入射LED光的圖案和強度對信號進行分類。

團隊據此制造了一個芯片，堆疊了3個圖像識別“塊”，每個“塊”包括一個圖像傳感器、光通信層和人工突觸陣列，用于對3個字母M、I或T中的一個進行分類。然后他們將隨機字母的像素化圖像照射到芯片并測量每個神經網絡陣列響應產生的電流。電流越大，意味著圖像確實是特定數組識別字母的可能性就越大。

這一設計展示了可堆疊性、可替換性以及將新功能插入芯片的能力。研究人員設想制作一個通用的芯片平臺，每一層都可像視頻游戲一樣單獨出售;或制作不同類型的神經網絡，比如圖像或語音識別，讓客戶選擇他們想要的，然后像樂高積木一樣添加到現有的芯片中。

總編輯圈點：

這項創新確實頗有吸引力，無需另購新機，手機芯片可以直接升級換代。每一代新電子產品都在宣傳自己“更快更強”，秘訣之一就是更先進的處理器。研究人員創建出一種可以重新配置的芯片，它的關鍵結構是圖像傳感器、人工突觸陣列以及光通信系統。突觸陣列可以被訓練成具有多種功能，對不同的圖像產生響應。這種芯片更為靈活，可以層層疊加;還能根據需要，強化某一方面的能力，滿足客戶不同場景的需求。就是不知道，它們什么時候可以發展到可商用的成熟度。(張夢然)

關鍵詞：美國麻省理工學院可堆疊可重新配置人工智能芯片傳感器升級