Американські та індійські науковці у новому дослідженні пропонують проєктувати мікросхеми з використанням алгоритму глибокого навчання ШІ і подальшого створення схем та компонентів.

Використовуючи штучний інтелект, дослідники з Прінстонського університету та Індійського технологічного інституту Мадраса продемонстрували метод “зворотного проектування”. Він передбачає, що науковці початково відштовхуються від бажаних властивостей матеріалів, а потім розробляють конструкцію на їхній основі. 

З використанням цього алгоритму було створено кілька чипів, які виявились дуже ефективними, однак ніхто, насправді, не розуміє, чому вони такі ефективні. Як зазначає провідний автор дослідження, професор електротехніки та обчислювальної техніки у Прінстоні, Каушик Сенгупта, люди не розуміють, як воно працює, однак ці чипи здатні працювати ефективніше. 

Метод із використанням ШІ орієнтований на розробку бездротових чипів, що використовуються у високочастотних застосунках, таких як мережі 5G, радіолокаційні системи, автономний транспорт. Зазвичай інженери починають із готових шаблонів та вручну оптимізують або покращують конструкції за допомогою ітеративного моделювання та тестування. Це вимагає багато часу та зусиль, потребує високого рівня знань, що обмежує можливості пришвидшення процесу вдосконалення мікросхем.

Американські та індійські дослідники навчили згорткові нейромережі розуміти складний взаємозв’язок між геометрією мікросхем та електромагнітними процесами у них. Моделі ШІ здатні передбачити, як працюватиме запропонована конструкція, працюючи з типом матеріалів, які зазвичай не використовуються. 

  У дослідженні було запропоновано низку варіантів застосування: від простих однопортових антен до складних багатопортових радіочастотних структур, таких як фільтри або дільники потужності. Розроблені за допомогою ШІ компактні антени, що працюють на двох різних частотах, підвищують продуктивність багатодіапазонних пристроїв. 

Буквально за кілька хвилин ШІ синтезував фільтри з точними смуговими характеристиками, що раніше займало б дні чи тижні. Можливість швидкої розробки високопродуктивних схем може прискорити розвиток телекомунікацій, автономних систем та інших галузей. Такий підхід дозволяє інженерам зосередитись на інноваціях, а не на рутинній оптимізації.

Однак найцікавіше, це нові типи конструкцій, які пропонує ШІ. Ці конструкції значно відрізняються від тих, що були запропоновані людьми.

Бездротові чипи є комбінацією стандартної електроніки (наприклад, комп’ютерних чипів) і електромагнітних компонентів, таких як антени або розгалужувачі сигналів. Хоча це дослідження зосереджене на радіочастотах і субтерагерцевих частотах, принципи проєктування з урахуванням ШІ можуть бути поширені на комп’ютерні чипи і навіть квантові обчислення.

Очевидно, що чим далі, тим більшу роль штучний інтелект відіграватиме у процесах розробки, зокрема, мікросхем. Однак науковці досі не розуміють, чим керується ШІ під час розробки власних проєктів. Це ускладнює для інженерів розуміння і прогнозування поведінки таких систем, що може призвести до непередбачуваних збоїв або вразливостей, особливо у критично важливих сферах.

Окрім цього, виправлення помилок та усунення вразливостей може виявитись складнішим, ніж у системах, створених людьми. На практиці надмірна залежність від ШІ може підірвати фундаментальні знання та навички розробників-людей, створивши прогалину в експертних знаннях у разі збою чи недоступності технології.

Результати дослідження опубліковані у журналі Nature

Джерело: ZME Science