Учените искат да създадат GPS чипове, които работят като мозъка на пчелите

С напредването на технологиите учените и инженерите водят ежедневна война с ограниченията в размера, мащабируемостта и консумацията на енергия. Нарастващите изисквания в областта на изкуствения интелект и данните непрекъснато стимулират нуждата от широкомащабно захранване и охлаждане на хардуера в центровете за данни, който изпълнява всичко - от опростените задачи за анализ до сложните изчисления. Въпреки тези тенденции на растеж, група изследователи от ЕС се опитва да се справи с тези предизвикателства от съвсем различен ъгъл - и го прави, като изучава някои от най-малките и най-добри навигатори в природата.

GPS е нещо повече от начин да стигнем от точка А до точка Б. Нашите смартфони, превозни средства, дронове, камери, носими устройства и безброй други технологии разчитат на него и на сложните изчисления, които го поддържат, за да осигурят съвременните удобства, на които се наслаждаваме всеки ден.

Въпреки че някои клиентски устройства може да са малки, изчислителната мощ, която ги поддържа, за да обработват, предават и представят GPS данните, е огромна. Какво би станало, ако част от тази изчислителна мощ и мощ за вземане на решения може да бъде прехвърлена и доставена от нещо, което не е по-голямо от семенце и използва само микроват енергия? Точно това се опитва да направи екипът на InsectNeuroNano днес.

В този контекст една пчела се движи в триизмерното пространство и прави корекции на полета въз основа на данните в реално време, като същевременно общува с другите пчели и намира храна - и всичко това с около 10 микровата енергия.

Типичната медоносна пчела е с размери около 12,7 мм, тежи от ~100 до ~200 мг и може да прелети от 1 до 6 мили (1,6 до 9,7 км) в търсене на храна. Пчелите са оборудвани с „бордови GPS“, който им позволява да определят местоположението си, като анализират структурите в небето и оценяват тези структури спрямо собствената си скорост.

Тази способност им позволява да извършват множество пътувания до и от кошера всеки ден, без да се изгубят, докато обработват еквивалента на около 10 трилиона операции в секунда и използват от 10 микровата (0,00001 вата) до един сантиват (0,01 вата) енергия.

Един Intel Core Ultra 285K, който е приблизително от 300-500 пъти по-тежък от средната пчела, има нужда от 10 до 15 вата за захранване на своите NPU и SoC, докато обработва подобно натоварване от 10 TOPS. Дори при твърде консервативните 10 вата пчелата използва 1 000 000 пъти по-малко енергия, за да изпълни своите задачи. Андерс Микелсен от университета в Лунд, заедно с изследователи от няколко университета в Европа, има мисия да създаде вдъхновен от насекомите чип с ниска консумация на енергия, който може да имитира способността на пчелата да определя позицията си без външна обработка и режийни разходи.

За разлика от традиционните вериги, нанофотонните вериги пренасят светлината през изключително малки структури на чипа с размери милиардни части от метъра. Крайният резултат би могъл да доведе до създаването на високоспециализирани чипове, способни да изпълняват само една много специфична задача, но с изключително висока ефективност.