人工智慧正在徹底改變無線晶片設計，大幅降低成本並將設計時間從幾週縮短到幾小時。但還有更多：人工智慧可以產生超越傳統方法的非傳統、高效的設計。值得注意的是，這些設計非常複雜且不直觀，以至於人類工程師無法完全理解它們。透過釋放效能和效率方面的新可能性，人工智慧不僅加快了這一進程，而且還重塑了無線技術的可能性。

人工智慧的設計具有不同尋常的高效電路模式。 圖片來源：Tori Repp/Fotobuddy

專用微晶片是尖端無線技術的支柱，是微型化和工程化的奇蹟。然而，設計這些晶片是一個複雜且昂貴的過程。

普林斯頓工程學院和印度理工學院的研究人員開發了一種突破性的方法，利用人工智慧大幅減少了晶片設計的時間和成本。這項創新也為新功能打開了大門，可以滿足對更快、更有效率的無線效能日益增長的需求。在12 月30 日發表在《自然通訊》雜誌上的一項研究中，該團隊詳細介紹了他們的人工智慧系統如何根據特定的設計參數產生複雜的電磁結構和電路。曾經需要數週專家努力才能完成的任務現在只需幾個小時即可完成。

人工智慧參與普林斯頓大學實驗室設計晶片。圖片來源：Tori Repp/Fotobuddy

有趣的是，人工智慧經常創造出具有意想不到的電路模式的非常規設計。首席研究員Kaushik Sengupta 表示，這些設計不僅對人類來說是不直觀的，而且始終優於傳統的晶片設計，展現了性能上的重大進步。

「我們想出了複雜且看起來形狀隨機的結構，當它們與電路連接時，它們創造了以前無法實現的性能。人類無法真正理解它們，但它們可以更好地工作，」電機與電腦工程教授、NextG 聯合主任Sengupta 說道，NextG 是普林斯頓大學開發下一代通訊的產業合作夥伴計畫。

這些電路可以設計成更節能的操作，或使其在目前不可能實現的巨大頻率範圍內運作。此外，該方法可以在幾分鐘內合成固有的複雜結構，而傳統演算法可能需要數週時間。在某些情況下，新方法可以創建當前技術無法合成的結構。

IIT Madras 的共同作者兼電氣工程副教授Uday Khankhoje 表示，新技術不僅提高了效率，而且有望解鎖超出工程師能力範圍的設計挑戰的新方法。

「這項工作展示了一個令人信服的未來願景，」他說。 “人工智慧不僅加速了耗時的電磁模擬，而且還能夠探索迄今為止未開發的設計空間，並提供令人驚嘆的高性能設備，這些設備與通常的經驗法則和人類直覺背道而馳。”

AI 設計具有不尋常且高效的電路模式。照片由普林斯頓大學的Emir Ali Karahan 拍攝。圖片來源：普林斯頓大學Emir Ali Karahan

無線晶片是標準電子電路（如電腦晶片中的電路）和電磁結構（包括天線、諧振器、訊號分配器、組合器等）的組合。這些元件組合被組合在每個電路塊中，經過精心手工製作和共同設計，以實現最佳運行狀態。然後，這種方法擴展到其他電路、子系統和系統，使設計過程極其複雜且耗時，尤其是對於無線通訊、自動駕駛、雷達和手勢識別等應用背後的現代高性能晶片而言。

「經典設計是將這些電路和電磁元件一塊一塊地小心地組合在一起，以便訊號以我們希望的方式在晶片中流動。透過改變這些結構，我們融入了新的特性，」Sengupta 說。 “以前，我們只有有限的方法來做到這一點，但現在選擇要多得多。”

很難理解無線晶片設計空間的廣闊性。 Sengupta 表示，先進晶片中的電路非常小，幾何形狀非常精細，晶片的可能配置數量超過了宇宙中的原子數量。人類無法理解這種複雜程度，因此人類設計師不會嘗試。他們從頭開始建造晶片，根據需要添加組件，並在建造過程中調整設計。

左為Kaushik Sengupta 教授，右為第一作者、電機與電腦工程研究生Emir Ali Karahan。圖片來源：Tori Repp/Fotobuddy

Sengupta 表示，人工智慧從不同的角度來應對挑戰。它將晶片視為單一人工製品。這可能導致奇怪但有效的安排。他說，人類在人工智慧系統中扮演關鍵角色，部分原因是人工智慧既可以做出錯誤的安排，也可以做出有效的安排。至少目前，人工智慧有可能產生幻覺，產生無法正常運作的元素。這需要一定程度的人類監督。

“仍有一些缺陷需要人類設計師來糾正，”Sengupta 說。 “重點不是用工具取代人類設計師。重點是用新工具提高生產力。人類思維最適合用來創造或發明新事物，而更平凡、更實用的工作可以交給這些工具。”

研究人員已經使用人工智慧發現和設計複雜的電磁結構，這些結構與電路共同設計，以創建寬頻放大器。 Sengupta 表示，未來的研究將涉及連接多個結構和使用人工智慧系統設計整個無線晶片。

「既然這已經顯示出希望，人們將付出更大的努力來思考更複雜的系統和設計，」他說。 “就該領域的未來而言，這只是冰山一角。”

編譯自/ scitechdaily