Zamislite samo održiviju budućnost u kojoj se mobiteli, pametni satovi i drugi nosivi uređaji ne moraju odbacivati zbog novijih modela. Umjesto toga, mogli bi se nadograditi najnovijim senzorima i procesorima koji bi se na interni čip uređaja ugradili poput Lego kockica. Tako bi se uređaji ažurirali i istovremeno bi se drastično smanjio elektronički otpad.

Optička komunikacija

Na takvu ideju došli su inženjeri MIT-a, a svoju viziju čipa umjetne inteligencije koji se može slagati i rekonfigurirati poput kockica opisali su u radu koji objavljuje Nature Electronics.

Njihovo rješenje sastoji se od izmjeničnih slojeva senzorskih i procesnih elemenata, zajedno s ledicama koje omogućuje optičku komunikaciju slojeva čipa. Dizajn MIT-a koristi svjetlo umjesto fizičkih žica pa se čip može rekonfigurirati slojevima koji se mogu zamijeniti ili presložiti dodavanjem novih senzora ili ažuriranih procesora.

"Možete dodati koliko god želite računalnih slojeva i senzora, kao što su senzori za svjetlost, tlak, pa čak i miris", kažu istraživači koji svoje rješenje nazivaju rekonfigurabilnim UI čipom jer ima neograničenu proširivost, ovisno o kombinaciji slojeva.

Senzorske mreže

"Kako ulazimo u eru interneta stvari temeljenih na senzorskim mrežama, potražnja za multifunkcionalnim rubnim računalnim uređajima dramatično će se povećati", kažu istraživači koji svoje rješenje žele primijeniti na rubne računalne uređaje: samodostatne senzore i drugu elektroniku koja radi neovisno o bilo kojem središnjem ili distribuiranom resursu kao što su superračunala ili računalstvo u oblaku. 

Dizajn je trenutno konfiguriran za obavljanje osnovnih zadataka prepoznavanja slika. On to čini slojevitim senzorima, LED-icama i procesorima napravljenim od umjetnih sinapsi - nizova memorijskih otpornika ili "memristora" koji zajedno funkcioniraju kao fizička neuronska mreža, ili "mozak na čipu”. Svaki niz može se osposobiti za obradu i klasificiranje signala izravno na čipu, bez potrebe za vanjskim softverom ili internetskom vezom.

Umjetne sinapse

Istraživači su slikovne senzore uparili s umjetnim nizovima sinapsi koje su utrenirali da prepoznaju određena slova - u ovom slučaju, M, I i T. I dok bi se konvencionalnim pristupom signali senzora na procesor prenosili putem žica, u ovom slučaju koristi se optički sustav između svakog senzora i niza umjetnih sinapsi koji omogućio komunikaciju između slojeva, bez potrebe za fizičkom vezom.

Optički komunikacijski sustav sastoji se od uparenih fotodetektora i LED-ica, od kojih svaki ima uzorak sitnih piksela. Fotodetektori čine senzor slike za primanje podataka i LED-ice za prijenos podataka na sljedeći sloj. Kako signal dolazi do senzora, svjetlosni uzorak slike kodira određenu konfiguraciju LED piksela, što zauzvrat stimulira drugi sloj fotodetektora.

Bezgranične mogućnosti

Istraživači su izradili čip s računskom jezgrom veličine četiri četvorna milimetra. Čip je naslagan s tri "bloka" za prepoznavanje slike, od kojih svaki sadrži senzor slike, optički komunikacijski sloj i umjetni niz sinapsi za klasificiranje slova. U budućnosti mu planiraju dodati više senzorskih i procesnih mogućnosti, a vjeruju kako će mu mogućnosti biti bezgranične, od kamera mobilnog telefona do zdravstvenih monitora koji se mogu ugraditi u nosivu elektroničku kožu.

"Možemo napraviti opću platformu za čipove, a svaki sloj bi se mogao prodavati zasebno kao video igrica", kažu istraživači. "Mogli bismo napraviti različite vrste neuronskih mreža za prepoznavanje slike ili glasa i pustiti kupca da odabere što želi i dodati postojećem čipu poput Lego kockica."