取得关键进步 研究人员利用AI大幅削减芯片设计成本和时间

盖世汽车讯 在无线技术的最前沿，管理信号的专用微芯片是令人惊叹的微型化和工程作品。同时，它们的设计难度大且成本高。据外媒报道，现在，普林斯顿工程学院（Princeton Engineering）和印度理工学院（Indian Institute of Technology）的研究人员利用人工智能（AI）迈出了关键一步，旨在大幅削减设计新型无线芯片的时间和成本，以及发现新的功能，从而满足对更高无线速度和性能的不断增长的需求。

（图片来源：普林斯顿工程学院）

在这种方法中，AI根据设计参数在微芯片中创建复杂的电磁结构和相关电路。过去需要数周的高技能工作，现在可以在数小时内完成。更重要的是，新系统背后的AI产生了很特别的设计，它们具有不同寻常的电路模式。普林斯顿电气和计算机工程学教授、首席研究员Kaushik Sengupta表示，这些设计不太符合常理，可能是人类大脑开发不出来的，但往往比最好的标准芯片具有明显改进。

Sengupta表示：“我们提出的结构非常复杂，而且形状随意，当与电路连接时，它们可以实现前所未有的性能。虽然人类无法真正理解它们，但它们可以更好地工作。”

这些电路可以设计成更节能的运行方式，或在目前不可能实现的大频率范围内运行。此外，该方法可以在几分钟内合成固有的复杂结构，而传统算法可能需要数周时间。在某些情况下，新方法可以创建当前技术无法合成的结构。印度理工学院马德拉斯分校（IIT Madras）电子工程学副教授Uday Khankhoje表示，这项新技术不仅提高了效率，而且有望提供新的方法，以应对工程师无法解决的设计挑战。

Khankhoje表示：“这项工作提出了令人信服的未来愿景。AI不仅可以加速耗时的电磁仿真，而且可以探索至今尚未涉足的设计空间，并提供令人惊叹的高性能设备。这与通常的经验法则和人类直觉背道而驰。”

无线芯片是标准电子电路（如计算机芯片中的电路）和电磁结构（包括天线、谐振器、信号分配器和合成器等）的组合。在每个电路块中，这些元素组合经过精心的手工制作和共同设计，以实现最佳运行。然后，这种方法可以扩展至其他电路、子系统和系统，这使设计过程变得极其复杂和耗时，特别是适合无线通信、自动驾驶、雷达和手势识别等应用的当代高性能芯片。Sengupta表示：“传统设计是将这些电路和电磁元件逐个放在一起，以便信号按照人们想要的方式在芯片中流动。通过改变这些结构，我们融入了新的特性。以前，我们做这件事的方式有限，但现在选择范围要大得多。”

无线芯片的设计空间之广令人难以理解。Sengupta表示，先进芯片中的电路非常小，几何结构非常精细，一个芯片的可能配置数量超过了宇宙中的原子数量。人类不可能理解这种复杂程度，所以设计师不会去尝试。他们完全重新构建芯片，根据需要添加组件并在构建时调整设计。

Sengupta表示，AI可以从不同的角度来应对这一挑战。它将芯片视为单一的人工制品，可能实现奇怪但有效的安排。人类在AI系统中扮演着关键角色，部分原因是人工智能可能做出错误或有效的安排。AI可能对不起作用的元素产生幻觉（至少目前是这样），因此需要一定程度的人为监督。“有些错误仍然需要人类设计师来纠正。重点不是用工具取代人类设计师，而是通过新工具来提高生产力。人类的大脑最适合用来创造或发明新事物，而那些更平凡、实用的工作可以交给这些工具来完成。”

研究人员利用AI来发现和设计复杂的电磁结构，通过与电路共同设计以创建宽带放大器。Sengupta表示，未来的研究将涉及将多个结构连接起来，以及利用AI系统来设计整个无线芯片。“既然这看起来富有前景，我们需要进一步思考更复杂的系统和设计。”