ورود به عصر جدید سخت‌افزار هوش‌ مصنوعی با فناوری الکترونیک سه‌بعدی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از کریپتوپلیتن، تحقیقات نوآورانه «سانگ هون بائه» در دانشکده مهندسی مک کلوی، دانشگاه واشنگتن راه را برای عصر جدید سخت افزار هوش مصنوعی هموار کرده است. 

بائه و تیمش با همکاری محققان بین المللی از مؤسسات مشهور از جمله ام آی تی، دانشگاه یون‌سی، دانشگاه اینها، موسسه فناوری جورجیا و دانشگاه نوتردام به پیشرفت قابل توجهی در فناوری تراشه‌های کامپیوتری دست یافته‌اند.

«ادغام سه‌بعدی یکپارچه»: انقلاب در سخت افزار هوش مصنوعی

تراشه‌های کامپیوتری سنتی از مدت‌ها پیش برای ترکیب حسگرها، پردازنده‌ها، حافظه‌ها و قطعات تخصصی به توسعه جانبی متکی بوده‌اند. با این حال، این رویکرد جانبی منجر به افزایش زمان انتقال اطلاعات بین اجزا می‌شود، شبیه به ساخت یک خانه بزرگ با اتاق‌های متعدد که نیاز به حرکت یا ارتباط مداوم بین آن‌ها دارد. درمقابل، دستاورد پیشگامانه این تیم در ادغام سه بعدی یکپارچه نشان دهنده تغییر پارادایم در طراحی تراشه کامپیوتری است.

ادغام سه بعدی یکپارچه (M۳D)، که به عنوان یکپارچه سازی متوالی سه بعدی نیز شناخته می شود، فرآیندی برای ساخت لایه های آی‌سی روی یکدیگر به صورت متوالی بر روی یک بستر سیلیکونی منفرد است.

این تراشه نوآورانه شامل 6 لایه دوبعدی نازک اتمی است که هر کدام عملکرد مشخصی دارند. نتیجه آن کاهش چشمگیر زمان پردازش، توان مصرفی، تاخیر و ردپای فیزیکی است. کلید این کارایی در لایه‌های پردازشی متراکم نهفته است که اتصال قوی بین لایه‌ها را تضمین می‌کند و کارایی و عملکرد بی‌سابقه‌ای را در وظایف محاسباتی هوش مصنوعی ارائه می‌دهد.

تحول‌در صنعت الکترونیک و محاسبات

پیامد‌های این پیشرفت بسیار گسترده است و به طور بالقوه آغازگر عصر جدیدی از سخت افزار‌های محاسباتی چندمنظوره است. در قلب این فناوری، موازی سازی نهایی قرار دارد که ظرفیت افزایش قابل توجه قابلیت‌های سیستم‌های هوش مصنوعی را فراهم می‌کند و آن‌ها را قادر به اجرای وظایف پیچیده با سرعت و دقت بینظیر می‌کند. 

سانگ هون بائه توضیح می‌دهد: ادغام سه بعدی یکپارچه این ظرفیت را دارد که کل صنعت الکترونیک و محاسبات را با امکان توسعه دستگاه‌های فشرده تر، قدرتمند و کم مصرف‌تر متحول کند. مواد دو بعدی نازک اتمی برای این کار ایده آل هستند و ما به پالایش این ماده تا زمانی که بتوانیم تمام لایه‌های عملکردی را روی یک تراشه یکپارچه کنیم، متعهد هستیم.

فشردگی و تطبیق پذیری بی‌سابقه

این دستگاه‌های ادغام سه بعدی یکپارچه نه تنها از فشردگی و قدرت بیشتری بهره می‌برند، بلکه انعطاف پذیری و قابلیت‌های بیشتری را نیز ارائه می‌دهند. آن‌ها در طیف گسترده‌ای از صنایع، از خودرو‌های خودران گرفته تا تشخیص پزشکی و مراکز داده کاربرد پیدا می‌کنند. یکی از کاربرد‌های بسیار امیدوارکننده، محاسبات درون سنسوری است که در آن عملکرد‌های سنسور و کامپیوتر در یک دستگاه واحد ادغام می‌شوند. این ادغام امکان دستیابی به سیگنال‌ها و محاسبات مستقیم داده‌ها را فراهم می‌کند که منجر به پردازش سریع تر، کاهش مصرف انرژی و افزایش امنیت از طریق انتقال حداقلی داده‌ها می‌شود.

پیامد‌های این دستاورد در دنیای سخت افزار هوش مصنوعی بسیار عمیق است. در اینجا به چند نکته کلیدی اشاره می‌کنیم:

تغییر پارادایم در طراحی تراشه

رویکرد سنتی توسعه تراشه‌های کامپیوتری جانبی بوده و منجر به افزایش زمان انتقال اطلاعات بین اجزا شده است. ادغام سه بعدی یکپارچه از این قرارداد مستثنی می‌شود و منجر به تولید تراشه‌هایی کوچک تر، سریع‌تر و کارآمدتر می‌شود.

کارایی بی‌سابقه در محاسبات هوش مصنوعی

لایه‌های پردازشی متراکم تراشه ادغام سه بعدی یکپارچه، اتصال قوی بین لایه‌ها را تضمین می‌کند و کارایی و عملکرد قابل توجهی در وظایف محاسباتی هوش مصنوعی ارائه می‌دهد. این به معنای پردازش سریع‌تر داده ها، کاهش مصرف برق و تاخیر کم‌تر است.

عصری جدید برای الکترونیک و محاسبات

ظرفیت ادغام سه‌بعدی یکپارچه برای تغییر شکل صنعت الکترونیک و محاسبات را نمی‌توان نادیده گرفت. دستگاه‌های فشرده، قدرتمند و کم مصرف در افق قرار دارند و نوید طیف گسترده‌ای از کاربرد‌ها را در صنایع می‌دهند.

کاربرد‌های بی‌نظیر در صنایع مختلف 

این دستگاه‌های نوآورانه در زمینه‌هایی مانند خودرو‌های خودران، تشخیص‌های پزشکی و مراکز داده کاربرد دارند. به طور خاص نویدبخش محاسبات درون حسگر، با ترکیب عملکرد‌های حسگر و کامپیوتر در یک دستگاه واحد برای پردازش داده‌های سریع‌تر و بامصرف انرژی بهینه است.

سانگ هون بائه و تیم بین المللی پژوهشگرانش با «ادغام سه بعدی یکپارچه» پیشگامانه خود مرز‌های فناوری تراشه‌های کامپیوتری را جابه جا کرده اند. این دستاورد نویدبخش انقلابی در سخت افزار هوش مصنوعی است آن را سریع تر، کارآمدتر و کاربردی‌تر می‌کند. با پیشرفت تکنولوژی، امکانات این رویکرد نوآورانه در الکترونیک و محاسبات نامحدود است و در‌ها را به سطوح جدیدی از عملکرد باز می‌کند.