Cornell Üniversitesi bilim insanları, mikrodalgaların benzersiz özelliklerinden faydalanarak, ultra hızlı veri akışlarını işleyebilen ve kablosuz iletişim sinyallerini yorumlayabilen devrimsel bir mikroçip tasarladı. ‘Mikrodalga beyin’ adı verilen bu yeni donanım, yalnızca 200 miliwatt’tan az güç tüketerek radyo sinyali kod çözme, radar takibi ve dijital veri işleme gibi zorlu görevleri gerçek zamanlı olarak yerine getirebiliyor. Nature Electronics dergisinde yayımlanan çalışmada tanıtılan bu işlemci, doğrudan silikon çip üzerine inşa edilen ilk tam işlevli mikrodalga sinir ağı olma özelliği taşıyor. Yeni nesil işlemci, geleneksel dijital bilgisayarların ihtiyaç duyduğu çok adımlı sinyal işleme süreçlerini devre dışı bırakarak önemli bir verimlilik sağlıyor.
MİMARI BEYİNDEN İLHAMLI
Çipin başarısı, insan beyninden esinlenilerek geliştirilen mimarisine dayanıyor. Bu yapı, ayarlanabilir dalga kılavuzları içerisinde elektromanyetik modları birbirine bağlayarak gelen sinyalleri yorumluyor ve desenleri tanıyor. Standart sinir ağlarının dijital yapısının aksine, bu sistem analog mikrodalga bandında çalışıyor. Böylece onlarca gigahertz hızındaki veri akışlarını işleyebiliyor ve çoğu geleneksel dijital işlemcinin ötesine geçiyor. Araştırmayı yöneten mühendislik profesörü Alyssa Apsel, bu başarının arkasında geleneksel dijital devre tasarımlarının ötesine geçen bir yaklaşım olduğunu belirtti. Ekip, doğrudan dijital sinir ağlarını taklit etmek yerine, kontrollü bir frekans davranışı üzerinden yüksek performanslı hesaplama sağlayan bir sistem yarattı.
DOĞRULUKTA YÜKSEK, TÜKETİMDE DÜŞÜK
Yeni mikrodalga çip, yalnızca basit mantık işlemlerini değil, aynı zamanda ikili dizileri tanıma ve yüksek hızlı veri kalıplarını belirleme gibi ileri düzey görevleri de başarıyla yerine getiriyor. Çeşitli kablosuz sinyal sınıflandırma testlerinde %88’in üzerinde doğruluk oranlarına ulaşan çip, dijital sinir ağlarının doğruluğunu yakalarken enerji ve fiziksel alan açısından çok daha az kaynak kullanıyor. Doktora öğrencisi Bal Govind, geleneksel dijital sistemlerde görevler karmaşıklaştıkça güç ve devre ihtiyacının arttığını ancak kendi olasılıksal yaklaşımlarının bu ek yüklere gerek kalmadan yüksek doğruluk sağladığını vurguladı.
UÇ BİLİŞİM İÇİN İDEAL
Araştırmacılar, mikrodalga çipin yüksek hassasiyetini kablosuz iletişimdeki anormalliklerin tespiti gibi donanım güvenliği uygulamalarında kullanmayı planlıyor. Profesör Apsel, güç tüketimi daha da düşürüldüğü takdirde bu teknolojinin uç bilişim (edge computing) gibi alanlarda da uygulanabileceğini ve akıllı saatler ya da mobil cihazlar gibi yerel sistemlerde yer bulabileceğini ifade etti. Henüz deneysel aşamada olan çip, ölçeklenebilirliği açısından da umut vadediyor. Araştırmacılar doğruluk seviyesini artırmanın yanı sıra, çipi mevcut mikrodalga ve dijital platformlara entegre etmenin yollarını araştırıyor.
BİRÇOK ALANDA UYGULANABİLİR
Çipin geliştirilmesinde görev alan doçent Peter McMahon, mikrodalga tabanlı bu yeni yapının, geleneksel işlemcilerin ulaşamayacağı hızlarda çalışarak veri işleme teknolojilerinde yeni bir çığır açabileceğini belirtti. Geliştirilen işlemcinin, yerel modellerin oluşturulmasından donanım güvenliğine kadar birçok uygulama alanı bulunuyor.
