Az MIT mérnökei új szilíciumszerkezetekkel alakítják át a hulladékhőt számítási energiává

Az MIT mérnökei egy gyakori elektronikus kellemetlenséget - a hulladékhőt - számítási erőforrássá alakították. A Physical Review Applied című folyóiratban megjelent tanulmányukban a kutatók olyan mikroszkopikus szilíciumszerkezeteket mutattak be, amelyek képesek matematikai számításokat végezni elektromosság helyett hő felhasználásával.

A Caio Silva egyetemi hallgatóból és Giuseppe Romano kutatótudósból álló kutatócsoport egy inverz tervezésnek nevezett technikát alkalmazott e struktúrák létrehozásához. A kívánt funkciókat egy szoftverrendszerbe táplálva az algoritmusok nagyjából porszemnyi méretű komplex, pórusokkal teli szilíciumgeometriákat hoztak létre. Ezek a struktúrák irányítják a hőáramlást a mátrixvektor-szorzás - a gépi tanulási modellek, például a nagy nyelvi modellek (LLM) mögött álló alapvető matematika - több mint 99%-os pontossággal történő elvégzéséhez a szimulációkban.

A legtöbbször, amikor egy elektronikus eszközben számításokat végzünk, a hő a hulladéktermék. Gyakran szeretnénk minél több hőtől megszabadulni. Itt azonban az ellenkezőjét választottuk: a hőt magát az információ egyik formájaként használtuk, és megmutattuk, hogy a hővel való számítás lehetséges. - Caio Silva, a tanulmány vezető szerzője.

Annak a fizikai korlátozásnak a leküzdésére, hogy a hő csak a melegből a hidegbe áramlik, a csapat a célmátrixokat pozitív és negatív komponensekre bontotta, és külön struktúrákon keresztül dolgozta fel őket. Emellett a szilícium vastagságát is módosították, hogy pontosabban szabályozhassák a hővezetést.

Bár a technológia a sávszélesség és a skálázás tekintetében akadályokba ütközik az összetett mélytanulási feladatok esetében, a hőkezelésben azonnali potenciál rejlik benne. A struktúrák önállóan érzékelhetnék a túlmelegedést vagy a hőmérséklet-gradienseket az elektronikában anélkül, hogy külső energiaellátásra vagy digitális érzékelőkre lenne szükségük. A csapat célja most a szekvenciális műveletekre képes, programozható struktúrák kifejlesztése.