Инженеры создали «микроволновый мозг» — чип, который «думает» быстрее цифровых процессоров

Инженеры Корнеллского университета представили первый в мире полностью интегрированный «микроволновый мозг» — кремниевый чип, который может одновременно обрабатывать сверхбыстрые потоки данных и беспроводные сигналы, потребляя менее 200 милливатт энергии. В отличие от привычных цифровых систем, он использует физику микроволн и аналоговые процессы, что позволяет выполнять вычисления в реальном времени — от отслеживания объектов радаром до декодирования радиосигналов и обнаружения аномалий.

Главная особенность разработки в том, что она избавляется от большинства промежуточных шагов, которые обычно нужны цифровым компьютерам. «Чип может мгновенно перестраиваться на разные частоты и выполнять несколько вычислительных задач», — объяснил ведущий автор работы аспирант Бал Говинд. По его словам, именно это позволяет поддерживать высокую точность без дополнительных схем и энергозатрат.

В основе устройства лежит нейросеть, но реализованная через особые микроволновые волноводы. Эти структуры создают нелинейные взаимодействия сигналов, что позволяет распознавать закономерности и «учиться» на данных. В отличие от цифровых нейросетей, работающих пошагово под тактовую частоту, микроволновый чип обрабатывает потоки в десятках гигагерц — быстрее, чем большинство современных процессоров.

Чип показал точность 88% и выше в задачах классификации беспроводных сигналов, что сопоставимо с цифровыми нейросетями, но при куда меньших энергозатратах и размере схемы. Он способен выполнять как простейшие логические операции, так и сложные задачи — например, распознавать последовательности битов в потоке данных.

Создатели отмечают, что высокая чувствительность устройства делает его перспективным для систем безопасности — например, для выявления подозрительных сигналов в беспроводных сетях. А при дальнейшем снижении энергопотребления его можно будет использовать в носимых устройствах — от умных часов до смартфонов, которые смогут обрабатывать данные и строить модели прямо на устройстве, без постоянного обращения к облачным сервисам.

Работа пока носит экспериментальный характер, но учёные уверены в её масштабируемости. Сейчас они проверяют, как улучшить точность и интегрировать чип в существующие цифровые и микроволновые платформы. Исследование выполнено при поддержке агентства DARPA и Национального научного фонда США.

 Источник: sciencedaily, Nature Electronics