17 feb. 1999
2 minuten
Stel je een duurzamere toekomst voor, waarin mobiele telefoons, smartwatches en andere draagbare apparaten kunnen worden geüpgraded met de nieuwste sensoren en processors die op de interne chip van een apparaat kunnen worden geklikt. Dergelijke herconfigureerbare chipware kan apparaten up-to-date houden en tegelijkertijd ons elektronisch afval verminderen.
Nu hebben MIT-ingenieurs een stap gezet in de richting van die modulaire visie met een Lego-achtig ontwerp voor een stapelbare, herconfigureerbare kunstmatige-intelligentiechip. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Electronics.
Het ontwerp bestaat uit afwisselende lagen van detectie- en verwerkingselementen, samen met light-emitting diodes (leds) die ervoor zorgen dat de lagen van de chip optisch communiceren. Andere modulaire chipontwerpen maken gebruik van conventionele bedrading om signalen tussen lagen door te geven. Dergelijke ingewikkelde verbindingen zijn moeilijk te verbreken en opnieuw te bedraden, waardoor dergelijke stapelbare ontwerpen niet opnieuw kunnen worden geconfigureerd.
Omdat het nieuwe ontwerp licht gebruikt om informatie door de chip te sturen, kan het opnieuw worden geconfigureerd, met lagen die kunnen worden verwisseld of gestapeld, bijvoorbeeld om nieuwe sensoren of bijgewerkte processors toe te voegen.
"Je kunt zoveel rekenlagen en sensoren toevoegen als je wilt, zoals voor licht, druk en zelfs geur", zegt postdoc Jihoon Kang. "Het is onbeperkt uitbreidbaar, afhankelijk van de combinatie van lagen."
De onderzoekers willen het ontwerp graag toepassen op edge computing-apparaten – zelfvoorzienende sensoren en andere elektronica die onafhankelijk werken van centrale of gedistribueerde bronnen zoals supercomputers of cloud-based computing.
"Nu we het tijdperk van het internet der dingen op basis van sensornetwerken betreden, zal de vraag naar multifunctionele edge-computing-apparaten enorm toenemen", zegt Jeehwan Kim, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde. "Onze voorgestelde hardware-architectuur zal in de toekomst een hoge veelzijdigheid van edge computing bieden."
De weg verlichten
Het ontwerp van het team is momenteel geconfigureerd om elementaire beeldherkenningstaken uit te voeren. Het doet dit via lagen beeldsensoren, leds en processors gemaakt van kunstmatige synapsen – verzamelingen memristors, die het team eerder heeft ontwikkeld en die samen functioneren als een fysiek neuraal netwerk, of ‘brain-on-a-chip’. Elke verzameling kan worden getraind om signalen direct op een chip te verwerken en te classificeren, zonder dat externe software of een internetverbinding nodig is.
Het optische communicatiesysteem bestaat uit aan elkaar gepaarde fotodetectoren en leds, elk voorzien van een patroon met kleine pixels. Fotodetectoren vormen een beeldsensor voor het ontvangen van gegevens en leds om gegevens naar de volgende laag te verzenden. Als een signaal (bijvoorbeeld een afbeelding van een letter) de beeldsensor bereikt, codeert het lichtpatroon van de afbeelding een bepaalde configuratie van led-pixels, die op hun beurt een andere laag fotodetectoren stimuleren, samen met een kunstmatige synaps-array, die de op signalen gebaseerde op het patroon en de sterkte van het binnenkomende Led-licht.
Anderen lazen ook
