- 微波大腦晶片能以低功耗學習語言並壓縮數據。
- 該技術能減少衞星傳輸數據量，提高無線通信速度與安全性。
- 晶片利用微波脈衝標記來表示數據，降低帶寬需求。
- 研究人員相信該技術可提升網絡安全並已提交專利。
一款首創的「微波大腦」微晶片最近成功學會了自身的語言，該晶片能夠在耗電少於 200 毫瓦 (mW) 的情況下，對超快速數據和無線信號進行計算。這項技術由康奈爾大學的科學家研發，該晶片現在可以利用微波標記嵌入來編碼信息至無線電信號並壓縮數據。這些標記類似於大型語言模型中所使用的標記。這款晶片是全球首個能夠同時對超快速數據信號和無線通信信號進行計算的處理器，利用微波的物理特性，幾乎能夠即時處理信息。
根據研究人員的説法，這將減少衞星需要傳輸的數據量，同時實現更快速、更安全的無線通信。康奈爾大學的博士生 Bal Govind 表示：「您可以擁有一個微波神經網絡，發送只有另一個相同類型的網絡才能理解的消息。」
微波脈衝標記的創新應用
在編碼無線電信號方面，Govind 在康奈爾大學電子與計算機工程學院的 IBM 工程教授 Alyssa Apsel 的實驗室中開發了這項技術，證明該晶片可以生成微波標記嵌入。這一概念受到大型語言模型中使用的標記啟發。該系統不是傳輸長串數位指令，而是將數據表示為少量的微波脈衝標記，這些標記保留了不同數據片段之間的關係。Govind 和 Apsel 共同開發了完全整合在硅微晶片上的微波神經網絡。
Govind 解釋道：「我喜歡把它理解為建立一個微波詞彙表。」由於數據在處理過程中始終保持在微波域內，這種方法消除了傳統通信系統中的幾個計算步驟，從而降低了帶寬需求和能耗，並解決了衞星、無人機及邊緣設備的兩大主要限制。
Govind 還補充説：「與其傳輸像計算機代碼那樣的內容，這些指令可以用幾個微波脈衝來表示，另一個微波神經網絡可以立即解釋。」在該項目中，團隊將每秒千兆位的數據流輸入晶片中，這自然生成了概率位元 (p-bits)，這些位元不是固定為零或一，而是根據進入數據而波動，使其在概率計算中非常有用。研究人員利用該晶片重建了一幅熱帶風暴的衞星圖像，同時僅傳輸了原始數據的約八分之一，重建的圖像保留了風暴的許多關鍵特徵。
小型衞星的數據傳輸挑戰
這一能力對於小型衞星尤其有價值，因為它們因為有限的機載電力和美國聯邦通信委員會施加的嚴格帶寬規定而難以將大型圖像文件傳回地球。
Govind 在新聞稿中表示：「他們經常需要傳輸像 GPS 坐標這樣的簡單內容，這會失去許多主要特徵，而我們認為我們的晶片可以幫助解決這一問題。」研究人員相信，這項技術可以為硬件基礎的網絡安全引入新的層次。他們還為這項技術提交了專利申請，並通過大學的 Ignite 創新加速計劃推進商業化。該研究已發表在《自然通訊》期刊上。
微波技術如何改變數據傳輸模式
這款微波大腦晶片的研發標誌著通信技術的一個重要進步，特別是在衞星和無人機等受限環境中的應用。通過利用微波脈衝標記，這項技術不僅提升了數據壓縮效率，還顯著降低了能耗和帶寬需求，這對於小型衞星在傳輸大型圖像時尤為重要。隨著對網絡安全需求的增加，這項技術的商業化潛力也將為未來的通信系統帶來新的可能性。