Araştırmacılar, çip üzerinde ilk “mikrodalga beyin”i geliştirdi

Bilim dünyası, işlem yeteneklerini geleneksel dijital devrelerden oluşan altyapıdan ayırarak mikrodalgaları kullanan, tamamen yeni bir mikroçip türünü tanıttı. Cornell Üniversitesi araştırmacıları, bu çipin bir yonga üzerine sığdırılabilen dünyanın ilk tam fonksiyonlu Mikrodalga Sinir Ağı (MNN) olduğunu ve geleneksel CPU’lardan çok daha yüksek hızlarda performans gösterebileceğini duyurdu.

Radar görüntüleme ve yüksek bant genişliği gerektiren diğer uygulamalar, muazzam bir yüksek hızlı işlem gücü talep ediyor. Yeni geliştirilen bu teknoloji, elektromanyetik spektrumun mikrodalga aralığındaki analog dalgaları kullanarak bu ihtiyacı karşılamayı hedefliyor.

Çalışmanın başyazarı Bal Govind, bu yeni bilişim yaklaşımının en büyük avantajının esnekliği olduğunu belirtiyor. Govind, “Geniş bir frekans bandında anında ve programlanabilir bir şekilde bozulma yapabildiği için, çeşitli hesaplama görevleri için yeniden kullanılabilir” diyerek, çipin dijital bilgisayarların normalde yapmak zorunda olduğu sayısız sinyal işleme adımını atladığını vurguladı.

İnsan beyninden ilham alan mikrodalga beyin

Mikrodalga çipinin kalbinde, insan beyninin yapısından ilham alan sinir ağları yatıyor. Çip, yapay zeka sinir ağı içinde elektromanyetik dalgaları kullanarak bir “tarak benzeri desen” oluşturuyor. Frekans tarağındaki düzenli aralıklarla yerleştirilmiş spektral çizgiler, frekansların hızlı ve doğru bir şekilde ölçülmesini sağlıyor. Mikrodalga beyin çipi, veri kümelerindeki kalıpları belirlemek ve gelen bilgilere uyum sağlamak için, ayarlanabilir dalga kılavuzları aracılığıyla birbirine bağlı elektromanyetik düğümleri kullanıyor.

MNN kullanılarak oluşturulan bu mikrodalga beyin, geniş bir bant genişliği boyunca giriş verilerinin özelliklerini yakalıyor ve bir sinyaldeki bireysel frekansları (spektral bileşenleri) işliyor.

Çip, ikili dizileri tanıma veya yüksek hızlı verilerdeki kalıpları belirleme gibi hem basit mantık işlemlerini hem de gelişmiş hesaplamaları %88 doğruluk oranıyla çözebiliyor. Araştırmacılar, çipin çeşitli kablosuz sinyal sınıflandırma zorluklarında başarılı olduğunu kanıtladıklarını belirtiyor.

Gigahertz sınırını aşan hız ve düşük güç tüketimi

Mikrodalga analog aralığında çalışarak ve olasılıksal bir yaklaşımla veri işleyerek, bu yeni çip saniyede en az 20 milyar işlem (onlarca gigahertz) mertebesinde veri akışlarını işleyebiliyor. Bu hız, genellikle 2,5 ila 4 GHz arasında çalışan çoğu ev bilgisayarı işlemcisinin hızınından önemli ölçüde daha fazla.

Cornell Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Fakültesi direktörü Alyssa Apsel, bu başarının geleneksel devre tasarımlarını terk etmekle mümkün olduğunu söyledi. Apsel, “Dijital sinir ağlarının yapısını birebir taklit etmeye çalışmak yerine, nihayetinde size yüksek performanslı hesaplamalar sağlayabilecek kontrollü bir frekans davranışları karışımına benzeyen bir şey yarattı” dedi.

Çipin bir diğer çarpıcı özelliği ise düşük güç tüketimi. Sadece 200 miliwatt’tan (0,2 watt’tan az) daha az güç tüketen bu çip, çoğu CPU’nun gerektirdiği en az 65 W giriş gücüyle karşılaştırıldığında devrim niteliğinde. Bu düşük güç kullanımı sayesinde bilim insanları, çipin kişisel cihazlara veya giyilebilir teknolojilere entegre edilebileceğini öngörüyor. Merkezi bir sunucuya bağlanma ihtiyacını ortadan kaldırarak gecikmeyi azaltabileceği için, uç bilişimde kullanım için de büyük umut vaat ediyor. Ayrıca yapay zeka modellerinin eğitimi ve dağıtımı için düşük güçle yüksek işlem gücü sağlayan cazip bir alternatif sunuyor.

Araştırmacılar, bir sonraki adımlarında, dalga kılavuzlarının sayısını azaltarak ve çipi küçülterek tasarımı daha da basitleştirmeyi planlıyorlar.