Microwave Brain Chip combineert AI en draadloze computing

Een team van ingenieurs van Cornell University heeft zojuist een AI-aangedreven microchip ontwikkeld die zowel berekeningen als communicatie aankan met gigahertz-snelheden en een minimaal energieverbruik. De microwave brain chip zet conventionele informatica opzij ten gunste van een neuraal netwerkontwerp, waardoor hij kan leren als een menselijk brein.

Deze doorbraak kan een ingrijpend effect hebben op alles, van de meest geavanceerde AI-systemen tot je toekomstige smartwatch. Hier is hoe dit team van innovatieve onderzoekers heeft ontdekt hoe ze de kracht van microgolven kunnen benutten om een nieuw niveau van rekenmogelijkheden te bereiken en wat dit voor jou in de toekomst betekent.

Hoe draadloze netwerken vandaag werken

Digitale draadloze netwerken vormen de kern van de technologische revoluties van vandaag. Deze systemen zijn essentieel om de hightech-wereld soepel te laten functioneren en de communicatie intact te houden. Opmerkelijk is dat het eerste digitale draadloze netwerk in 1971 operationeel werd. Het heette ALOHA.net, een ode aan de Universiteit van Hawaii, die het onderzoek ondersteunde,

Digitale draadloze netwerken werken door digitale signalen om te zetten in radiogolven. Deze golven worden vervolgens via een transmissie verzonden en via een antenne ontvangen. Vanaf daar wordt het signaal gedecodeerd zodat de oorspronkelijke gegevens veilig kunnen worden geëxtraheerd.

Problemen met digitale draadloze netwerken

Er zijn verschillende problemen die inherent zijn aan digitale draadloze netwerken. Deze knelpunten ontstaan om diverse redenen, waaronder de constante noodzaak om hardware zoals antennes, processors en andere digitale systemen te upgraden om meer data te verwerken. Bovendien zijn deze netwerken energie-intensief en hebben ze meer stroom nodig voor elk nieuw component dat wordt toegevoegd.

Helaas heeft digitale draadloze technologie een plateau bereikt wat betreft prestaties. Deze systemen worden beperkt door hun structuur, die vereist dat gegevens worden georganiseerd en door binaire logische poorten worden geleid die gesynchroniseerd zijn met een klok. Door de vraag naar snellere communicatie om taken zoals cloud AI-computing aan te kunnen, heeft een team van Cornell-ingenieurs een nieuwe aanpak bedacht om deze problemen voorgoed op te lossen.

Microwave Brain Chip Studie

Een geïntegreerd microwave-neuraal netwerk voor breedbandcomputatie en -communicatie, gepubliceerd¹ in Nature Electronics, beschrijft een nieuw chipontwerp dat in staat is verschillende digitale signaalverwerkingsstappen te omzeilen om hoge prestaties te leveren vanuit een klein pakket. Hun nieuwe chipontwerp werkt als een microwave brain doordat het de unieke eigenschappen van deze golven benut, gecombineerd met een geavanceerd neuraal netwerk, om communicatie- en verwerkingsmogelijkheden vanuit één chip te bieden.

Ingebouwd neuraal netwerkontwerp

Als onderdeel van deze aanpak hebben de ingenieurs een aangepast AI-protocol ontwikkeld. Het AI-framework werd vervolgens direct in de hardware geprogrammeerd. De AI stelt het systeem in staat om specifieke gegevens te lezen op basis van de amplitude, fase en frequentie van de microgolf. Op deze manier kan elke golfgeleider direct veel data leveren.

Gebruik van microgolven voor datatransmissie

In een traditioneel digitaal draadloos netwerk zorgen elektrische neuronen voor communicatie. In deze strategie worden echter gecontroleerde uitbarstingen van microgolfenergie gebruikt. Deze afstelbare microgolf-golfgeleiders vormen van nature patronen.

Deze patronen kunnen vervolgens door de AI worden opgepikt, waardoor transmissies van tientallen gigahertz mogelijk zijn en vertragingen die gepaard gaan met digitale codering en decodering worden verminderd. Idealiter bereiken het microgolf-mengen en de voortplanting hetzelfde doel als meerdere softwaretoepassingen op het gebied van coderings- en transmissiecapaciteiten.

Analoge microgolf-fysica

De unieke eigenschappen van microgolven maken ze ideaal voor deze taak. Ten eerste maakt hun niet-lineaire gedrag meer data mogelijk bij codering, naast ultrafast data- en draadloze signaalverwerking. Deze aanpak wordt gecombineerd met afstelbare golfgeleiders en een speciaal gebouwd neuraal netwerk om datatransmissiesnelheden van het volgende niveau mogelijk te maken.

Low-Power microchip

Indrukwekkend vereist de microwave brain chip slechts een fractie van de energie die traditionele systemen nodig hebben om vergelijkbare taken uit te voeren. Deze kleine siliciummicrochip verbruikt minder dan 200 mW. Het bereikt deze extra efficiëntie door gelijktijdig twee taken uit te voeren: ultrafast gegevensverwerking en draadloze communicatie.

Realtime AI-berekeningen

De microwave brain chip heeft extra gevoeligheid dankzij het vermogen van de AI om patronen te herkennen en te leren als een menselijk brein. Het systeem scant een gecontroleerde mengeling van frequentiegedragingen in samenhang met het classificeren van coderingsschema’s om hoge prestatieberekeningen te realiseren. Het gebruik van microgolven door de chip biedt hoge gevoeligheid en stelt deze in staat om realtime frequentiedomeinberekeningen, logische functies op laag niveau en een breed scala aan andere complexe taken uit te voeren.

Microwave Brain Chip testen & resultaten

De ingenieurs hebben hun systeem getest tegen top-presterende digitale opties om te zien of hun concepten standhielden. De test omvatte het classificeren van draadloze signalen en het uitvoeren van berekeningen over een breed spectrum van digitale transmissies. Opmerkelijk werpen de resultaten van de studie enig licht op de toekomst van draadloze communicatie.

De microwave brain chip presteerde beter dan zowel analoge als digitale draadloze communicatiemethoden. Indrukwekkend kon het systeem meerdere soorten draadloze signalen classificeren met een nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met veel grotere en duurdere digitale systemen. Concreet meldde het rapport dat de AI een nauwkeurigheid van 88 % behaalde bij meerdere classificatietests.

De ingenieurs merkten ook op dat ze het systeem in realtime konden aanpassen via tuners en signaalverschuivers. Deze mogelijkheid stelt de chip in staat om direct tussen AI-taken te schakelen zonder verlies in prestaties. Dit alles wordt bereikt zonder het gebruik van digitale functies of aangepaste circuits.

Swipe om te scrollen →

Microwave Brain Chip voordelen

Er is een lange lijst met voordelen die de microwave brain chip studie op de markt brengt. Ten eerste opent het de deur naar snellere en betrouwbaardere draadloze netwerken en elektronica. Als zodanig is het een belangrijke mijlpaal in draadloze communicatie, omdat het de eerste op microgolven gebaseerde processor is die ultrafast data en draadloze communicatiesignalen gelijktijdig kan verwerken.

Compact formaat voor wearables

Een ander belangrijk voordeel dat genoemd moet worden, is de grootte van het apparaat. Deze compacte siliciumchip is slechts een fractie van de grootte van vergelijkbare digitale systemen met dezelfde prestaties. De kleine omvang betekent dat het op een dag de drijvende kracht zou kunnen zijn achter je wearables of slimme apparaten.

Energie-efficiëntie onder 200 mW

De microwave brain chip is gebouwd om minimaal vermogen te gebruiken. Dit efficiënte ontwerp voert taken met hoge snelheid uit terwijl het minder dan 200 milliwatt vermogen vereist. Het lage energieverbruik werd bereikt door de manier waarop microgolven functioneren en de natuurlijke gevoeligheid van de hardware voor veranderingen in signaalgedrag.

Hoge nauwkeurigheid

Het belangrijkste voordeel van deze studie is dat het aantoont hoe dit goedkope systeem zeer nauwkeurige resultaten kan leveren. Microwave brain chips elimineren verschillende digitale obstakels, zoals de noodzaak voor extra schakelingen en foutcorrectiesystemen. Ze detecteren van nature anomalieën in draadloze communicatie en kunnen vrij opereren over meerdere microgolf-frequenties.

Toepassingen en markt-tijdlijn

Er zijn verschillende toepassingen in de echte wereld voor microwave brain chip-technologie. Het voor de hand liggende gebruik is in AI-systemen. Protocollen zoals ChatGPT en andere vereisen uitgebreide datatransmissie en communicatie. Dit nieuwste chipontwerp vervaagt de grens tussen communicatiehardware en verwerkende systemen, waardoor kosten worden verlaagd en de deur wordt geopend voor AI-apparaten van de volgende generatie.

Wearables en slimme apparaten

De ingenieurs spraken over hoe hun werk draagbare technologie kan verbeteren. Ze zien hun systemen toe te staan dat mobiele telefoons en smartwatches lokale AI-systemen ondersteunen, in plaats van voor elke taak met de cloud te moeten communiceren. Deze strategie kan de prestaties en toegankelijkheid van deze apparaten in de toekomst verbeteren.

Beveiligingsapplicaties

Een ander belangrijk gebruik van de microwave brain chip zou het monitoren van signaalanomalieën over snelle digitale netwerken zijn. Aangezien elke microgolf een enorme hoeveelheid data aan het systeem kan tonen, stelt dit de protocollen in staat realtime draadloos verkeer te scannen.

Microgolven zijn een cruciaal onderdeel van radartechnologie. Als zodanig kan deze technologische doorbraak helpen om tracking- en targettechnologie naar een hoger niveau te tillen. Toekomstige systemen zullen meer doelen volgen en zelfs drukke digitale kanalen realtime decoderen.

Microwave Brain Chip tijdlijn

De microwave brain chip zal de markt betreden binnen de komende 5-7 jaar. Ten eerste is de vraag naar high-performance draadloze systemen nog nooit zo hoog geweest. Het gebruik van microgolven door het team opent de deur naar betere prestaties en minder overhead. Al deze factoren zullen investeringen, opschaling en integratie van microgolf-systemen stimuleren.

Microwave Brain Chip onderzoekers

Cornell University organiseerde de microwave brain studie. Het artikel vermeldt de belangrijkste onderzoekers als Bala Govind, Maxwell G. Anderson, Fan O. Wu, Peter L. McMahon en Alyssa Apsel. Bovendien kreeg het onderzoek financiële steun van de Defense Advanced Research Projects Agency en de Cornell NanoScale Science and Technology Facility.

Microwave Brain Chip toekomst

De toekomst van microwave brain-technologie zal een drang naar schaalbaarheid omvatten. De technologie is bewezen efficiënt, maar nu moeten de ingenieurs deze opschalen om te zien of hij de enorme hoeveelheid data die door de meest geavanceerde digitale netwerken van vandaag stroomt, veilig kan verwerken.

Investeren in digitale communicatie

De sector digitale communicatie is een zeer competitieve markt. Er zijn verschillende grote bedrijven die actief blijven in deze sector en miljoenen investeren in onderzoek en ontwikkeling in de hoop de prestaties te verbeteren. Hier is één bedrijf dat een toonaangevende optie voor investeerders blijft en een pionier is in digitale draadloze netwerkcommunicatie.

InterDigital Inc

InterDigital Inc. (IDCC ) werd opgericht in 1972 in King of Prussia als de International Mobile Machines Corporation. De oprichter van het bedrijf, Sherwin Seligsohn, betrad de markt om draagbare analoge radio- en draadloze handheld-technologieën van die tijd te verbeteren.

Sindsdien heeft InterDigital Inc. zijn producten voortdurend uitgebreid en zijn focus verlegd naar digitale systemen. In 1992 veranderde het bedrijf zijn naam in  InterDigital Communications Corp. om zijn nieuwe focus op opkomende digitale draadloze netwerken weer te geven.

In 1998 behaalde InterDigital een belangrijke samenwerking met de mobiele provider Nokia. De strategische samenwerking hield in dat InterDigital Nokia hielp bij de ontwikkeling en productie van Nokia’s 3G-celnetwerkcomponenten.

Zelfs vandaag blijft InterDigital een pionier in de sector draadloze communicatie. Interessant is dat het ook zijn activiteiten heeft uitgebreid met AI-systemen en videobewerkingsgereedschappen. Als zodanig zullen degenen die op zoek zijn naar een fabrikant en onderzoeker van draadloze netwerkcomponenten merken dat InterDigital een lange, levendige geschiedenis op de markt heeft.

Laatste InterDigital Inc. (IDCC) aandelen nieuws en ontwikkelingen

Microwave Brain Chip | Conclusie

Het moet worden opgemerkt dat de microwave brain chip het potentieel heeft om de communicatiesector te revolutioneren. De intuïtieve aanpak van de ingenieurs, gecombineerd met de unieke eigenschappen van microgolven, heeft bijgedragen aan het succes van dit onderzoek. Nu zal het team samenwerken met andere onderzoekers om de technologie verder te ontwikkelen, hopelijk meer krachtige en veilige draadloze netwerkopties voor iedereen te creëren.

Leer meer over andere coole doorbraken in computing hier.

Referenties:

^{1. Govind, B., Anderson, M.G., Wu, F.O. et al. An integrated microwave neural network for broadband computation and communication. Nat Electron (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01422-1}