Mikrobølgehjernebrikke kombinerer AI og trådløs databehandling

Et team av ingeniører ved Cornell University har nettopp laget en AI-drevet mikrochip som kan håndtere både beregninger og kommunikasjon med gigahertz-hastigheter og minimal strømforbruk. Mikrobølgehjernebrikken kaster tradisjonell informatikk til side til fordel for et nevralt nettverksdesign, som gjør den i stand til å lære som en menneskelig hjerne.

Denne gjennombruddet kan ha en gjennomgripende effekt på alt fra de mest avanserte AI-systemene til din fremtidige smartklokke. Slik fant dette teamet av innovative forskere ut hvordan de kan utnytte kraften i mikrobølger for å oppnå et nytt nivå av beregningskapasitet og hva det betyr for deg i fremtiden.

Hvordan trådløse nettverk fungerer i dag

Digitale trådløse nettverk er kjernen i dagens teknologiske revolusjoner. Disse systemene er avgjørende for å holde den høyteknologiske verden i gang og kommunikasjonen intakt. Merk at det første digitale trådløse nettverket ble tatt i bruk i 1971. Det ble kalt ALOHA.net, en hyllest til University of Hawaii, som støttet forskningen,

Digitale trådløse nettverk fungerer ved å konvertere digitale signaler til radiobølger. Disse bølgene sendes deretter via en transmisjon og mottas gjennom en antenne. Deretter blir signalet dekodet slik at de opprinnelige dataene trygt kan hentes ut.

Problemer med digitale trådløse nettverk

Det finnes flere problemer som er iboende i digitale trådløse nettverk. Disse flaskehalsene oppstår av flere grunner, inkludert et konstant behov for å oppgradere maskinvare som antenner, prosessorer og andre digitale systemer for å håndtere mer data. I tillegg er disse nettverkene energikrevende og krever mer strøm for hver ny komponent som legges til.

Dessverre har digital trådløs teknologi nådd et platå når det gjelder ytelse. Disse systemene er begrenset av sin struktur, som krever at data organiseres og sendes gjennom binære logiske porter som er synkronisert til en klokke. Med anerkjennelse av behovet for raskere kommunikasjon for å håndtere oppgaver som sky‑AI‑beregning, kom et team av Cornell‑ingeniører med en ny tilnærming for å løse disse problemene én gang for alle.

Studie av mikrobølgehjernebrikke

En integrert mikrobølge‑nevralt nettverk for bredbåndsberegning og -kommunikasjon, publisert¹ i Nature Electronics, beskriver et nytt chip‑design som kan omgå flere digitale signalbehandlingssteg for å oppnå høy ytelse fra en liten pakke. Deres nye chip‑design fungerer som en mikrobølgehjerne ved at den utnytter de unike egenskapene til disse bølgene, kombinert med et avansert nevralt nettverk, for å tilby kommunikasjons‑ og behandlingskapasiteter fra én enkelt chip.

Innebygd nevralt nettverksdesign

Som en del av denne tilnærmingen utviklet ingeniørene en tilpasset AI‑protokoll. AI‑rammeverket ble deretter programmert direkte inn i maskinvaren. AI‑en gjør at systemet kan lese spesifikasjoner om data basert på mikrobølgens amplitude, fase og frekvens. På denne måten kan hver bølgeguide levere store mengder data umiddelbart.

Kilde – Cornell University

Bruk av mikrobølger for datatransmisjon

I et tradisjonelt digitalt trådløst nettverk gir elektriske nevroner kommunikasjon. I denne strategien brukes imidlertid kontrollerte pulser av mikrobølgestråling. Disse justerbare mikrobølge‑bølgeledningene danner naturlig mønstre.

Disse mønstrene kan deretter plukkes opp av AI‑en, noe som muliggjør overføring i titalls gigahertz og reduserer forsinkelser knyttet til digital koding og dekoding. Ideelt sett oppnår mikrobølgesammenslåing og -propagasjon samme mål som flere programvarer når det gjelder koding og overføringskapasitet.

Analog mikrobølgefysikk

De unike egenskapene til mikrobølger gjør dem ideelle for denne oppgaven. For det første tillater deres ikke‑lineære oppførsel mer data i koding sammen med ultrarask databehandling og trådløs signalbehandling. Denne tilnærmingen kombineres med justerbare bølgeledere og et spesialbygd nevralt nettverk for å muliggjøre neste nivå av datatransmisjonshastigheter.

Lavstrøm‑mikrochip

Imponerende krever mikrobølgehjernebrikken kun en brøkdel av energien som tradisjonelle systemer trenger for å utføre lignende oppgaver. Denne lille silisium‑mikrochipen har et strømforbruk på under 200 mW. Den oppnår denne ekstra effektiviteten ved å utføre doble oppgaver samtidig: ultrarask databehandling og trådløs kommunikasjon.

Sanntids‑AI‑beregninger

Mikrobølgehjernebrikken har økt følsomhet takket være AI‑ens evne til å gjenkjenne mønstre og lære som en menneskelig hjerne. Systemet skanner en kontrollert mengde frekvensatferd i korrelasjon med klassifiserende kodingsskjemaer for å oppnå høy‑ytelsesberegning. Merk at bruken av mikrobølger gir høy følsomhet og gjør at den kan håndtere sanntids‑frekvensdomene‑beregninger, lavnivå‑logikkfunksjoner og et bredt spekter av andre komplekse oppgaver.

Testing og resultater for mikrobølgehjernebrikke

Ingeniørene testet systemet sitt mot topp‑ytende digitale alternativer for å se om konseptene deres holdt mål. Testen involverte klassifisering av trådløse signaler og utførelse av beregninger over et bredt spekter av digitale overføringer. Merk at studiens resultater kastet lys over fremtiden for trådløs kommunikasjon.

Mikrobølgehjernebrikken overgikk både analoge og digitale trådløse kommunikasjonsmetoder. Imponerende var at systemet klarte å klassifisere flere typer trådløse signaler med en nøyaktighet som kan sammenlignes med mye større og dyrere digitale systemer. Spesifikt rapporterte man at AI‑en oppnådde 88 % nøyaktighet på flere klassifiseringstester.

Ingeniørene bemerket også at de kunne tilpasse systemet via tunere og signal‑skiftere i sanntid. Denne evnen gjør at chipen kan bytte mellom AI‑oppgaver umiddelbart og uten tap i ytelse. Alt dette oppnås uten bruk av digitale funksjoner eller spesialtilpassede kretser.

Sveip for å rulle →

Fordeler med mikrobølgehjernebrikken

Det finnes en lang liste med fordeler som studien av mikrobølgehjernebrikken bringer til markedet. For det første åpner den døren for raskere og mer pålitelige trådløse nettverk og elektronikk. Dermed er den et viktig milepæl i trådløs kommunikasjon, da den representerer den første mikrobølge‑baserte prosessoren som kan beregne ultrarask data og trådløse kommunikasjons‑signal samtidig.

Kompakt formfaktor for wearables

En annen viktig fordel er enhetens størrelse. Denne kompakte silisium‑chipen er bare en brøkdel av størrelsen til tilsvarende digitale systemer. Den lille størrelsen betyr at den en dag kan være det som driver dine wearables eller smarte enheter.

Energieffektivitet under 200 mW

Mikrobølgehjernebrikken er bygget for å bruke minimal strøm. Dette effektive designet utfører høyhastighetsoppgaver mens det krever mindre enn 200 milliwatt strøm. Dette lave strømforbruket oppnås på grunn av hvordan mikrobølger fungerer og maskinvarens naturlige følsomhet for endringer i signalatferd.

Høy nøyaktighet

Den viktigste fordelen med denne studien er at den viser hvordan dette lavkost‑systemet kan levere svært nøyaktige resultater. Mikrobølgehjernebrikker eliminerer flere digitale hindringer, som behovet for ekstra kretser og feilkorreksjonssystemer. De oppfatter naturlig avvik i trådløs kommunikasjon og kan operere fritt over flere mikrobølge‑frekvenser.

Applikasjoner og markedstidslinje

Det finnes flere virkelige anvendelser for mikrobølgehjernebrikketeknologi. Den åpenbare bruken er i AI‑systemer. Protokoller som ChatGPT og andre krever omfattende datatransmisjon og kommunikasjon. Denne nyeste chip‑designen visker grensene mellom kommunikasjonsmaskinvare og behandlingssystemer, reduserer kostnader og åpner døren for neste generasjons AI‑enheter.

Wearables og smarte enheter

Ingeniørene snakket om hvordan arbeidet deres kan forbedre bærbar teknologi. De ser for seg at systemene deres gjør det mulig for mobiltelefoner og smartklokker å støtte lokale AI‑systemer, i stedet for å måtte kommunisere med skyen for hver oppgave. Denne strategien kan forbedre ytelse og tilgjengelighet for disse enhetene fremover.

Sikkerhetsapplikasjoner

En annen viktig bruk av mikrobølgehjernebrikken vil være å overvåke signalavvik i raske digitale nettverk. Siden hver mikrobølge kan vise en enorm mengde data til systemet, gjør dette at protokollene kan tilby sanntidsskanning av trådløs trafikk.

Mikrobølger er en kritisk del av radarteknologi. Som sådan kan dette teknologiske gjennombruddet bidra til å drive sporing‑ og målrettingsteknologi til neste nivå. Fremtidige systemer vil spore flere mål og til og med dekode overfylte digitale kanaler i sanntid.

Tidslinje for mikrobølgehjernebrikken

Mikrobølgehjernebrikken vil komme på markedet i løpet av de neste 5–7 årene. Etterspørselen etter høy‑ytelses trådløse systemer har aldri vært høyere. Teamets bruk av mikrobølger åpner døren for bedre ytelse og redusert overhead. Alle disse faktorene vil drive investering, skalering og integrering av mikrobølgesystemer.

Forskere bak mikrobølgehjernebrikken

Cornell University var vert for mikrobølgehjerne‑studien. Papiret lister hovedforskerne som Bala Govind, Maxwell G. Anderson, Fan O. Wu, Peter L. McMahon og Alyssa Apsel. I tillegg mottok forskningen økonomisk støtte fra Defense Advanced Research Projects Agency og Cornell NanoScale Science and Technology Facility.

Fremtiden for mikrobølgehjernebrikken

Fremtiden for mikrobølgehjerne‑teknologi vil inkludere en satsing på skalerbarhet. Teknologien har vist seg effektiv, men nå må ingeniørene skalere den opp for å se om den kan håndtere den enorme mengden data som reiser over dagens mest avanserte digitale nettverk på en sikker måte.

Investering i digitale kommunikasjoner

Den digitale kommunikasjonssektoren er et svært konkurransedyktig marked. Det finnes flere store selskaper som fortsatt er aktive i denne sektoren, og investerer millioner i forskning og utvikling i håp om å forbedre ytelsen. Her er ett selskap som fortsatt er et ledende alternativ for investorer og en pioner innen digitale trådløse nettverkskommunikasjoner.

InterDigital Inc

InterDigital Inc. (IDCC ) ble grunnlagt i 1972 i King of Prussia som International Mobile Machines Corporation. Selskapets grunnlegger, Sherwin Seligsohn, gikk inn i markedet for å forbedre bærbare analoge radio‑ og trådløse håndholdte teknologier på den tiden.

Siden den gang har InterDigital Inc. kontinuerlig utvidet sine produkter og flyttet fokus mot digitale systemer. I 1992 endret selskapet navn til  InterDigital Communications Corp. for å reflektere sitt nye fokus på fremvoksende digitale trådløse nettverk.

I 1998 sikret InterDigital et stort partnerskap med mobiltelefonleverandøren Nokia. Det strategiske partnerskapet innebar at InterDigital hjalp Nokia med utvikling og produksjon av Nokias 3G‑nettverkskomponenter.

Selv i dag er InterDigital fortsatt en pioner i trådløs kommunikasjonssektor. Interessant nok har de også utvidet virksomheten til å inkludere AI‑systemer og videobehandlingsverktøy. Dermed vil de som søker en produsent og forsker av trådløse nettverkskomponenter finne at InterDigital har en lang, levende historie i markedet.

Siste nyheter og utviklinger for InterDigital Inc. (IDCC) aksje

Mikrobølgehjernebrikke | Konklusjon

Det bør bemerkes at mikrobølgehjernebrikken har potensial til å revolusjonere kommunikasjonssektoren. Ingeniørenes intuitive tilnærming, kombinert med mikrobølgens unike egenskaper, bidro til at denne forskningen ble en suksess. Nå vil teamet samarbeide med andre forskere for å drive teknologien fremover, forhåpentligvis skape kraftigere og sikrere trådløse nettverksalternativer for alle.

Lær om andre kule datagjennombrudd Her.

Referanser:

^{1. Govind, B., Anderson, M.G., Wu, F.O. et al. Et integrert mikrobølge‑nevralt nettverk for bredbåndsberegning og -kommunikasjon. Nat Electron (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01422-1}