PRINCETON / CHENNAI / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Entwicklung spezialisierter Mikrochips für die drahtlose Kommunikation steht vor einem bedeutenden Wandel. Forscher von Princeton Engineering und dem Indian Institute of Technology haben eine KI-basierte Methode entwickelt, die die Designzeit und -kosten neuer drahtloser Chips drastisch reduziert.
In der Welt der drahtlosen Kommunikation sind spezialisierte Mikrochips, die Signale verwalten, Meisterwerke der Miniaturisierung und Ingenieurskunst. Diese Chips sind jedoch oft komplex und teuer in der Entwicklung. Forscher von Princeton Engineering und dem Indian Institute of Technology haben nun Künstliche Intelligenz eingesetzt, um die Designzeit und -kosten neuer drahtloser Chips erheblich zu senken und neue Funktionalitäten zu entdecken, die den steigenden Anforderungen an bessere drahtlose Geschwindigkeit und Leistung gerecht werden.
In einer Studie, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, beschreiben die Forscher ihre Methode, bei der eine KI komplizierte elektromagnetische Strukturen und zugehörige Schaltungen in Mikrochips basierend auf den Designparametern erstellt. Was früher Wochen hochqualifizierter Arbeit erforderte, kann nun in Stunden erreicht werden.
Die KI hinter dem neuen System hat zudem seltsame neue Designs mit ungewöhnlichen Schaltkreismustern hervorgebracht. Kaushik Sengupta, der leitende Forscher, erklärte, dass die Designs unintuitiv und unwahrscheinlich von einem menschlichen Geist entwickelt worden wären. Dennoch bieten sie häufig deutliche Verbesserungen gegenüber den besten Standardchips.
„Wir entwickeln Strukturen, die komplex und zufällig geformt erscheinen, und wenn sie mit Schaltungen verbunden werden, schaffen sie bisher unerreichbare Leistungen. Menschen können sie nicht wirklich verstehen, aber sie funktionieren besser“, sagte Sengupta, Professor für Elektro- und Computertechnik und Co-Direktor von NextG, dem Industriepartnerschaftsprogramm von Princeton zur Entwicklung der nächsten Generation von Kommunikationssystemen.
Diese Schaltungen können energieeffizienter gestaltet werden oder über einen enormen Frequenzbereich operieren, der derzeit nicht möglich ist. Darüber hinaus synthetisiert die Methode von Natur aus komplexe Strukturen in Minuten, während herkömmliche Algorithmen Wochen benötigen könnten. In einigen Fällen kann die neue Methodik Strukturen schaffen, die mit aktuellen Techniken unmöglich zu synthetisieren sind.
Uday Khankhoje, Mitautor und außerordentlicher Professor für Elektrotechnik am IIT Madras, sagte, dass die neue Technik nicht nur Effizienz liefert, sondern auch neue Ansätze für Designherausforderungen verspricht, die bisher über die Fähigkeiten von Ingenieuren hinausgingen.
„Diese Arbeit präsentiert eine überzeugende Vision der Zukunft“, sagte er. „KI treibt nicht nur die Beschleunigung zeitaufwändiger elektromagnetischer Simulationen voran, sondern ermöglicht auch die Erkundung eines bisher unerforschten Designraums und liefert atemberaubend leistungsstarke Geräte, die den üblichen Faustregeln und der menschlichen Intuition widersprechen.“
Die Forscher haben KI eingesetzt, um komplexe elektromagnetische Strukturen zu entdecken und zu entwerfen, die mit Schaltungen co-designt sind, um Breitbandverstärker zu schaffen. Sengupta sagte, dass zukünftige Forschungen darauf abzielen werden, mehrere Strukturen zu verknüpfen und ganze drahtlose Chips mit dem KI-System zu entwerfen.
„Jetzt, da dies vielversprechend ist, gibt es einen größeren Aufwand, über kompliziertere Systeme und Designs nachzudenken“, sagte er. „Dies ist nur die Spitze des Eisbergs in Bezug auf das, was die Zukunft für das Feld bereithält.“
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