麻省理工学院的新计算机芯片设计让你可以夹在乐高积木等零件上

芯片无处不在：智能手机、超级计算机、遥感机器人。现在，麻省理工学院的工程师们创造了一种电子芯片设计，可以轻松更换或添加传感器和处理器，就像乐高积木一样。像这样的可重构模块化芯片可以在升级智能手机、计算机或其他设备时使用，而不会产生太多浪费。此外，它可能对人工智能应用有用。他们描述这项技术的论文本周发表在《自然电子》杂志上。

芯片是这样配置的。它有用于传感和处理的交替层。芯片的层不是铜线，而是通过光信号在内部通信，更具体地说，是通过发光二极管。这两个特征允许单个层上的各种元件与其他元件轻松互换。

“随着我们进入基于传感器网络的物联网时代，对多功能边缘计算设备的需求将急剧扩大，”麻省理工学院机械工程副教授吉万·金在一份新闻稿中表示。“我们提出的硬件架构将在未来提供边缘计算的高多功能性。”（边缘计算是指无需连接到中央服务器即可独立处理数据的电子设备）。

为了测试芯片在简单任务上的表现，该团队制作了一个原型，其中包含图像传感器、发光二极管和包含“人工大脑突触”的处理器——由硅、银和铜制成的组件，模仿大脑传输信息的方式（该团队也称这些忆阻器）。忆阻器输出电流的强度取决于输入电流的强度，而不仅仅是以二进制形式传输信息（如0或1）。这使得它可以根据信号的强度获得一系列值。它始终如一地记住什么值与什么信号强度相关，因此计算保持不变。这些神经元的连接电路或阵列可以直接在芯片上处理和分类信号。

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研究人员训练了堆叠芯片的一个版本来识别字母M、I和T（麻省理工学院）。该芯片有用于接收视觉信号的光电探测器，并将其传递到其他层，这些层将图像编码为一系列发光二极管像素，并根据入射光的强度对信号进行分类。研究人员使用激光将不同的字母照射到芯片上，它通常能够识别出它是哪个字母，尽管它在更清晰、更明亮的图像上表现得更好。在某个时候，研究人员添加了一个“去噪”处理器，帮助芯片理解更多模糊的图像。

该团队认为，这种模块化功能将允许他们为智能手机摄像头添加图像识别等功能，或为电子皮肤添加健康监测传感器。

“我们可以制作一个通用的芯片平台，每一层都可以像视频游戏一样单独销售，”吉万·金说。“我们可以制作不同类型的神经网络，比如图像或语音识别，让客户选择他们想要的，并像乐高一样添加到现有芯片上。”