未來手機可像樂高積木般搭建

科技日報北京6月13日電 （記者張夢然）想象一個更可持續(xù)的未來：你的手機、智能手表和其他可穿戴設(shè)備都不必為了更新?lián)Q代而被擱置或丟棄。相反，它們可使用最新的傳感器和處理器進行升級，這些設(shè)備可安裝在內(nèi)部芯片上，如同樂高積木一樣整合。美國麻省理工學(xué)院工程師采用類似樂高的設(shè)計，創(chuàng)建出一款可堆疊、可重新配置的人工智能（AI）芯片。這種芯片構(gòu)件可使設(shè)備保持最新狀態(tài)，同時減少電子浪費。相關(guān)研究發(fā)表在《自然·電子學(xué)》上。

新設(shè)計使用光而不是物理線來通過芯片傳輸信息。因此，可根據(jù)需要添加任意數(shù)量的計算層和光、壓力甚至氣味傳感器。研究人員稱其為類似樂高的可重構(gòu)AI芯片，因為它根據(jù)層的組合具有無限的可擴展性。

在新芯片設(shè)計中，研究人員將圖像傳感器與人工突觸陣列配對，訓(xùn)練每個突觸陣列識別某些字母——在本例中為M、I和T，團隊在每個傳感器和人工突觸陣列之間制造了一個光學(xué)系統(tǒng)，以實現(xiàn)層之間的通信，而無需物理連接，因此能以想要的方式自由地堆疊和添加芯片。

光電探測器可以構(gòu)成接收數(shù)據(jù)的圖像傳感器，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱粚拥腖ED。當(dāng)信號（例如字母的圖像）到達圖像傳感器時，會刺激另一層光電探測器以及人工突觸陣列，該陣列根據(jù)入射LED光的圖案和強度對信號進行分類。

團隊據(jù)此制造了一個芯片，堆疊了3個圖像識別“塊”，每個“塊”包括一個圖像傳感器、光通信層和人工突觸陣列，用于對3個字母M、I或T中的一個進行分類。然后他們將隨機字母的像素化圖像照射到芯片并測量每個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)陣列響應(yīng)產(chǎn)生的電流。電流越大，意味著圖像確實是特定數(shù)組識別字母的可能性就越大。

這一設(shè)計展示了可堆疊性、可替換性以及將新功能插入芯片的能力。研究人員設(shè)想制作一個通用的芯片平臺，每一層都可像視頻游戲一樣單獨出售；或制作不同類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，比如圖像或語音識別，讓客戶選擇他們想要的，然后像樂高積木一樣添加到現(xiàn)有的芯片中。

這項創(chuàng)新確實頗有吸引力，無需另購新機，手機芯片可以直接升級換代。每一代新電子產(chǎn)品都在宣傳自己“更快更強”，秘訣之一就是更先進的處理器。研究人員創(chuàng)建出一種可以重新配置的芯片，它的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是圖像傳感器、人工突觸陣列以及光通信系統(tǒng)。突觸陣列可以被訓(xùn)練成具有多種功能，對不同的圖像產(chǎn)生響應(yīng)。這種芯片更為靈活，可以層層疊加；還能根據(jù)需要，強化某一方面的能力，滿足客戶不同場景的需求。就是不知道，它們什么時候可以發(fā)展到可商用的成熟度。

（編輯：映雪）