Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) han desarrollado un chip de inteligencia artificial y reconfigurable que posee un diseño tipo Lego. El diseño consta de capas alternas de elementos de detección y procesamiento, junto con diodos emisores de luz (LED) que permiten que las capas del chip se comuniquen ópticamente.
El diseño del MIT utiliza luz, en lugar de cables físicos, para transmitir información a través del chip, lo que permite que el chip se pueda reconfigurar mediante capas que se pueden intercambiar o apilar, por ejemplo, para agregar nuevos sensores o procesadores actualizados.
Los investigadores aplicarán este nuevo diseño a diferentes tipos de dispositivos, como sensores autosuficientes y otros dispositivos electrónicos que funcionan de forma independiente de cualquier recurso central o distribuido, como supercomputadoras o computación basada en la nube.
Reconocimiento de imágenes
El diseño del equipo está actualmente configurado para realizar tareas básicas de reconocimiento de imágenes. Lo hace a través de una capa de sensores de imagen, LED y procesadores hechos de sinapsis artificiales: conjuntos de resistencias de memoria o memristores que el equipo desarrolló previamente, que juntos funcionan como una red neuronal física. Cada matriz se puede entrenar para procesar y clasificar señales directamente en un chip, sin necesidad de software externo o conexión a Internet.
En su nuevo diseño de chip, los investigadores combinaron sensores de imagen con conjuntos de sinapsis artificiales, cada uno de los cuales entrenaron para reconocer ciertas letras, en este caso, M, I y T. Mientras que un enfoque convencional sería transmitir las señales de un sensor a un procesador a través de cables físicos, el equipo fabricó un sistema óptico entre cada sensor y la matriz de sinapsis artificial para permitir la comunicación entre las capas, sin necesidad de una conexión física.
El sistema de comunicación óptica del equipo consta de fotodetectores y LED emparejados, cada uno con un patrón de píxeles diminutos. Los fotodetectores constituyen un sensor de imagen para recibir datos y los LED para transmitir datos a la siguiente capa. Cuando una señal (por ejemplo, la imagen de una letra) llega al sensor de imagen, el patrón de luz de la imagen codifica una cierta configuración de píxeles LED, que a su vez estimula otra capa de fotodetectores, junto con una matriz de sinapsis artificial, que clasifica la señal según en el patrón y la fuerza de la luz LED entrante.
Diseño del chip
El equipo fabricó un solo chip, con un núcleo de computación que medía unos 4 milímetros cuadrados, el tamaño de un trozo de confeti. El chip está apilado con tres bloques de reconocimiento de imágenes, cada uno de los cuales comprende un sensor de imagen, una capa de comunicación óptica y una matriz de sinapsis artificial para clasificar una de las tres letras, M, I o T. Los investigadores proyectaron una imagen pixelada de las letras de forma aleatoria en el chip y midió la corriente eléctrica que cada matriz de red neuronal produjo en respuesta. Cuanto mayor sea la corriente, mayor será la posibilidad de que la imagen sea la letra que la matriz particular está entrenada para reconocer.
El equipo descubrió que el chip clasificaba correctamente las imágenes claras de cada letra, pero tenía menos capacidad de distinguir entre imágenes borrosas, por ejemplo, entre la I y la T. Sin embargo, los investigadores pudieron cambiar rápidamente la capa de procesamiento del chip por una mejor.
Los investigadores planean agregar más capacidades de detección y procesamiento al chip, y prevén que las aplicaciones sean ilimitadas. Otra idea es desarrollar chips modulares, integrados en la electrónica, para que los consumidores puedan elegir entre los últimos sensores y procesadores.