Cornell Üniversitesi araştırmacıları, hem süper hızlı veri sinyallerini hem de kablosuz iletişim sinyallerini işleyebilen “mikrodalga beyni” adlı düşük güç tüketen bir mikroçip geliştirdi.
Beyin gibi çalışan mikrodalga çip
Tamamen silikon bir mikroçip üzerine entegre edilen işlemci, alanındaki ilk mikrodalga sinir ağı (microwave neural network) olarak kabul ediliyor. Radyo sinyali çözümleme, radar hedef takibi ve dijital veri işleme gibi görevleri 200 miliwatt güç tüketimiyle gerçek zamanlı frekans alanında hesaplayabiliyor.
Çip, veri desenlerini tanımak ve öğrenmek için bileşenlerini birbirine bağlamak üzere özel dalga kılavuzları (waveguides) kullanıyor. Standart dijital çiplerin aksine (saat döngüsünde talimatları adım adım işleyen), bu çip mikrodalga aralığındaki hızlı analog sinyallerle çalışarak saniyede onlarca gigabayt veri işleyebiliyor, çoğu dijital çipten çok daha hızlı olmasını sağlıyor.
Çalışmanın baş yazarı doktora öğrencisi Cornell Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Fakültesinden Bala Govind, çipin, dijital bilgisayarların normalde yapması gereken birçok sinyal işleme adımını atlayarak daha hızlı çalıştığını vurguladı.
Çalışmanın ortak kıdemli yazarı mühendislik profesörü Alyssa Apsel, Govind’in bu sonucu almak için birçok geleneksel devre tasarımını bir kenara attığını belirtti. Apsel’e göre Govind, dijital sinir ağlarının yapısını birebir taklit etmek yerine, yüksek performanslı hesaplama sağlayan kontrollü bir frekans davranışları karışımı tasarladı.
Yüzde 88 doğruluk başarısı
Çipin, temel mantık işlemlerinden, hızlı hareket eden verilerde bit dizilerini tanıma veya ikili değerleri sayma gibi ileri düzey görevlere kadar her şeyi işleyebildiği açıklandı. Testlerde kablosuz sinyal türlerini sınıflandırma gibi çeşitli görevlerde yüzde 88 ve üzeri doğruluk oranına ulaştı. Bu performans, dijital sinir ağlarıyla eşdeğer olmakla birlikte çok daha az güç ve alan kullandığını gösteriyor.
Gelen sinyallere karşı son derece hassas olan çip, araştırmacılar tarafından donanım görevleri için ideal bulundu. Farklı mikrodalga frekans bantlarında kablosuz iletişimde olağandışı aktiviteleri tespit edebiliyor.
Araştırma ekibi, güç tüketimini daha da düşürmeleri halinde akıllı saatlere veya cep telefonlarına entegre ederek tüm işlemler için bulut sunuculara bağımlı kalmadan yerel modeller oluşturabileceklerini düşünüyor.
Şu an için deneysel aşamada olsa da araştırmacılar çipin ölçeklenebilirliği konusunda oldukça iddialı. Doğruluğu artırarak mevcut mikrodalga ve dijital işleme platformlarına entegre etmek için çalışmalar sürüyor.
Bu çalışma, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) ve ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen Cornell NanoÖlçek Bilim ve Teknoloji Tesisi’nin (Cornell NanoScale Science and Technology Facility) desteklediği büyük bir projenin parçası.
Kaynak: Nature Electronics
