Viitorul e aici: creier cu microunde care citește semnalele wireless cu viteză uluitoare

O echipă de ingineri de la Universitatea Cornell a creat primul microcip complet integrat denumit „creier cu microunde”, capabil să proceseze simultan date ultrarapide și semnale wireless, consumând mai puțin de 200 de miliwați. Spre deosebire de procesoarele digitale tradiționale, cipul folosește fizica analogică a microundelor pentru a efectua calcule în timp real, cum ar fi urmărirea țintelor radar, decodarea semnalelor și detectarea anomaliilor.

Studiul, publicat în revista Nature Electronics, prezintă un procesor neural complet pe cip de siliciu, care realizează calcule în domeniul frecvenței și poate fi programat pentru mai multe tipuri de sarcini computaționale. Designul său de rețea neurală analogică permite recunoașterea tiparelor și învățarea din date fără pașii intermediar tradiționali ai sistemelor digitale, obținând performanțe ridicate cu consum minim de energie, scrie Science Daily.

„Cipul poate distorsiona semnalele pe o gamă largă de frecvențe instantaneu, ceea ce îi permite să fie reutilizat pentru diverse sarcini,” a explicat Bal Govind, doctorand și autor principal al studiului. „Această abordare ocolește numeroasele etape de procesare pe care computerele digitale trebuie să le parcurgă.”

Rețeaua neurală a cipului folosește comportamente neliniare analogice în regimul microundelor, permițând manipularea fluxurilor de date de ordinul zecilor de gigahertzi – mult mai rapid decât majoritatea procesoarelor digitale. Cipul poate executa atât funcții logice de bază, cât și sarcini complexe, precum identificarea secvențelor de biți sau numărarea valorilor binare, atingând o acuratețe de peste 88% în diverse teste, comparabilă cu rețelele neuronale digitale, dar cu o fracțiune din consumul și dimensiunea acestora.

Datorită sensibilității sale extreme la intrări, cipul ar putea fi utilizat în aplicații de securitate hardware, cum ar fi detectarea anomaliilor în comunicațiile wireless pe mai multe benzi de frecvențe. De asemenea, cercetătorii estimează că, reducând și mai mult consumul de energie, tehnologia ar putea fi implementată în dispozitive mobile sau ceasuri inteligente, permițând calcul local fără dependența de servere cloud.

Proiectul, aflat încă în faza experimentală, face parte dintr-o inițiativă sprijinită de Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) și de Cornell NanoScale Science and Technology Facility, cu finanțare parțială de la National Science Foundation. Cercetătorii sunt optimiști privind scalabilitatea cipului și lucrează la îmbunătățirea acurateței și la integrarea acestuia cu platforme de procesare digitale și cu microunde existente.