Chip diseñado por IA: tan extraño que los humanos no pueden entenderlo, pero con un rendimiento récord

• Un equipo de investigación logró diseñar en pocas horas un chip inalámbrico de ondas milimétricas (mm-Wave) usando IA
  • Produjo un diseño mucho más eficiente que los métodos tradicionales de diseño humano
  • Trata el diseño del chip no como un conjunto de componentes individuales, sino como un sistema completo e integrado
• En la actualidad, el diseño de chips se realiza mediante expertos humanos que optimizan gradualmente plantillas base
  • Como la estructura interna del chip es compleja y difícil de comprender por completo, se requiere un enfoque conservador
  • Los chips de ondas milimétricas usados en 5G modems y otros dispositivos son especialmente difíciles de diseñar por los retos de miniaturización y optimización del rendimiento

Método de diseño inverso basado en IA

• Investigadores de Princeton University y del Indian Institute of Technology propusieron un método de diseño inverso con deep learning
• Primero se define el rendimiento deseado, y luego la IA determina automáticamente las entradas y los parámetros de diseño
• En lugar del enfoque tradicional basado en plantillas, el chip completo se diseña como una estructura independiente
• En este proceso, el chip termina configurándose de formas que a un diseñador humano no se le ocurrirían

¿El futuro del diseño de chips con IA?

• Diseños que los humanos no pueden entender, pero con el mejor rendimiento
  • El profesor Kaushik Sengupta (Princeton University), quien lideró la investigación, explicó que "las estructuras creadas por la IA parecen formas aleatorias y los humanos no pueden comprenderlas adecuadamente"
  • Sin embargo, al fabricarlos de verdad, los chips diseñados por IA mostraron un rendimiento superior al de los diseños existentes
• ¿La IA reemplazará a los diseñadores humanos?
  • Algunos chips diseñados por IA no funcionaron correctamente, algo similar a las "alucinaciones (hallucination)" que a veces presenta la IA generativa
  • Por eso, más que reemplazar a los humanos, la IA debe usarse como una herramienta para aumentar la productividad
  • Con IA, es posible diseñar mucho más rápido chips optimizados para objetivos específicos (por ejemplo, eficiencia energética, ampliación del rango de frecuencia, etc.)

Perspectivas a futuro

• Dado que la miniaturización y la mejora del rendimiento de los chips inalámbricos son tan importantes, esta tecnología de diseño con IA representa un resultado de investigación muy valioso
• El profesor Sengupta expresó su expectativa de que "si esta tecnología se extiende a otras partes del diseño de circuitos, podría cambiar por completo la manera en que se diseña la ingeniería electrónica"
• También señaló que "esto es apenas la punta del iceberg", insinuando el enorme potencial futuro del diseño de chips basado en IA

[princox]

Las cajas negras sí que dan miedo. "¿Cómo es que esto funciona?"

[colus001]

Se siente parecido a AlphaGo. No sabemos por qué hace una jugada así, pero la tasa de victoria es más alta de esa manera. Si logramos identificar bien los casos en que se distorsiona la esencia para que los humanos lo entiendan, eso podría ayudar muchísimo a optimizar.

[qurare]

Si lo comparas con un restaurante, las personas hacen la comida creando recetas que otros o incluso los empleados de medio tiempo también puedan entender, pero la IA básicamente mete de golpe todos los ingredientes en un gran recipiente y, aun así, puede prepararla mucho más rápido y sale una comida más rica...

[crawler]

Se entiende al instante, qué buena analogía.

[GN⁺]

Opiniones de Hacker News

• Adrian Thompson aplicó algoritmos evolutivos al hardware FPGA en la década de 1990 y desarrolló un circuito capaz de distinguir tonos de 1 kHz y 10 kHz

  • El circuito final era más pequeño que uno diseñado por ingenieros humanos y aprovechaba características físicas de un chip específico
  • Incluía bucles de retroalimentación, efectos de EMI entre unidades lógicas no conectadas y funcionamiento fuera de la región de saturación de los transistores
  • Se proporcionan enlaces a un artículo relacionado, un paper y Reddit

• A algunos no les gusta que se use el término IA cuando en realidad se refiere a un optimizador

  • Llamar IA al resultado de un optimizador es razonablemente válido
  • Se plantea la duda de si el chip en sí es la IA, o si lo es el código de 200 líneas que define la recompensa y las iteraciones

• El diseño de antenas y otros componentes mediante algoritmos evolutivos existe desde principios de los 2000

  • Alguien recuerda haber visto en FOSDEM, en la década de 2010, una charla sobre DSP "evolucionado"
  • Se proporciona un enlace relacionado a Wikipedia

• El equipo complejo es tan complejo como un organismo vivo

  • Parte de él es diseñado por otras computadoras
  • No sabemos exactamente cómo funciona
  • Cita de Westworld, 1973

• Resulta interesante un comentario mencionado en el artículo

  • El diseño del chip es más eficiente, y la IA adopta enfoques que a un diseñador humano le costaría imaginar
  • Es muy probable que un diseñador humano no pudiera presentar un nuevo paradigma de diseño a su jefe

• Un modelo de IA generó en unas horas un chip inalámbrico más eficiente, pero no está claro cómo se produjo ese diseño de "forma aleatoria"

  • NASA también hizo intentos similares y diseñó una antena "perfecta"
  • Superó en rendimiento a las formas convencionales diseñadas por ingenieros

• Alguien empezó a investigar la complejidad del diseño de chips y encontró en el artículo de Nature que toda la discusión se basa en simulaciones

  • Da curiosidad cómo funcionaría si se fabricara como un chip real
  • Es muy probable que no pasara las verificaciones de reglas de diseño

• Si no se puede entender el diseño, surge la duda de qué tan a fondo se puede probar su corrección

• Algunos creen que presentar este tipo de investigación como un avance que supera la comprensión humana es un ejemplo de mistificación con fines de marketing

  • Incluso con tantas herramientas de simulación y poder de cómputo como los de hoy, resulta dudoso afirmar que no se puede entender cómo funciona el chip
  • Piensan que quienes trabajan en ciencia deberían aspirar a algo mejor