麻省理工学院的新型计算机芯片设计让你可以像乐高积木一样夹上零件

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发明了一种电子芯片设计，可以像乐高积木一样轻松地更换或添加传感器和处理器。这种可重构的模块化芯片可用于升级智能手机、电脑或其他设备，而不会产生太多浪费。此外，它还可用于人工智能应用。他们描述这项技术的论文本周发表在《自然电子》杂志上。

该芯片的配置如下。它具有交替的传感和处理层。芯片的各层不使用铜线，而是通过光信号（更具体地说，使用发光二极管 (LED)）进行内部通信。这两个特性使各个层上的各种元素能够轻松地与其他元素互换。

麻省理工学院机械工程副教授 Jeehwan Kim 在新闻稿中表示：“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增加。我们提出的硬件架构将在未来提供高度的边缘计算多功能性。”（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）。

为了测试芯片在执行简单任务时的表现，该团队制作了一个原型，该原型包含图像传感器、LED 和包含“人工大脑突触”的处理器——这些部件由硅、银和铜制成，模仿大脑传递信息的方式（该团队也称之为忆阻器）。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（如 0 或 1）传输信息。这使得它能够根据信号的强度获得一系列值。而且，它始终记住哪个值与哪个强度的信号相关联，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，使其识别字母 M、I 和 T。（麻省理工学院）。该芯片具有光电探测器，用于接收视觉信号，并将其传递到其他层，这些层将图像编码为 LED 像素序列，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，芯片通常能够识别出给出的字母，尽管它在图像更清晰、更明亮时表现更好。在某个时候，研究人员添加了一个“去噪”处理器，帮助芯片更好地理解模糊图像。

该团队想象，这种模块化功能将允许他们为智能手机相机添加图像识别等功能，或为电子皮肤添加健康监测传感器等功能。

Jeehwan Kim 表示：“我们可以制作一个通用芯片平台，每个层都可以像视频游戏一样单独出售。我们可以制作不同类型的神经网络，例如用于图像或语音识别的网络，让客户选择他们想要的，然后像乐高一样添加到现有芯片上。”