【产通社，6月3日讯】在无线技术的前沿管理信号的专用微芯片是令人震惊的小型化和工程作品。它们的设计也很困难且昂贵。现在，普林斯顿工程学院和印度理工学院的研究人员已经利用AI迈出了关键的一步，以削减设计新无线芯片和发现新功能的时间和成本，以满足对更好的无线速度和性能不断增长的需求。

在12月30日发表在《自然通讯》上的一篇文章中，研究人员描述了他们的方法，其中AI根据设计参数在微芯片中创建复杂的电磁结构和相关电路。过去需要数周的高技能工作现在可以在几个小时内完成。更重要的是，新系统背后的AI产生了奇怪的新设计，具有不同寻常的电路模式。首席研究员Kaushik Sengupta表示，这些设计缺乏直观性，不太可能由人类思维开发出来。但即使是最好的标准芯片，它们也经常提供明显的改进。

普林斯顿大学（Princeton University）电气与计算机工程教授、NextG联合主任Sengupta说：“我们正在研发复杂、形状随机的结构，当与电路连接时，它们会产生以前无法实现的性能。人类无法真正理解它们，但它们可以更好地工作。”

NextG是普林斯顿大学开发下一代通信的行业合作项目。这些电路可以设计为更节能的操作，或者使它们在目前不可能的巨大频率范围内运行。此外，该方法在几分钟内合成了固有的复杂结构，而传统算法可能需要数周时间。在某些情况下，新方法可以创建无法用当前技术合成的结构。

印度理工学院马德拉斯分校电气工程副教授、合著者Uday Khankhoje表示，这项新技术不仅提高了效率，而且有望为工程师无法应对的设计挑战提供新的方法。他说：“这项工作展示了一个令人信服的未来愿景。AI不仅可以加速耗时的电磁模拟，还可以探索迄今为止尚未探索的设计空间，提供令人惊叹的高性能器件，这些器件与通常的经验法则和人类直觉背道而驰。”

无线芯片是标准电子电路（如计算机芯片中的电子电路）和电磁结构（包括天线、谐振器、信号分离器、组合器等）的组合。这些元件的组合被放在每个电路块中，经过精心手工制作和共同设计，以实现最佳运行。然后，这种方法被扩展到其他电路、子系统和系统，使设计过程变得极其复杂和耗时，特别是对于无线通信、自动驾驶、雷达和手势识别等应用背后的现代高性能芯片。

Sengupta说：“经典设计谨慎地将这些电路和电磁元件一块一块地放在一起，这样信号就按照我们希望它在芯片中流动的方式流动。通过改变这些结构，我们引入了新的特性。以前，我们做这件事的方式有限，但现在选择要大得多。”

很难理解无线芯片设计空间的广阔。Sengupta说，先进芯片中的电路非常小，几何形状非常详细，芯片的可能配置数量超过了宇宙中的原子数量。一个人无法理解这种复杂程度，所以人类设计师不会尝试。他们自下而上构建芯片，根据需要添加组件，并在构建过程中调整设计。

Sengupta说，AI从不同的角度应对挑战。它将芯片视为单个工件。这可能会导致奇怪但有效的安排。他说，人类在AI系统中起着至关重要的作用，部分原因是AI既可以做出有效的安排，也可以做出错误的安排。AI有可能产生幻觉，至少目前是这样。这需要一定程度的人为监督。

Sengupta说：“有些陷阱仍然需要人类设计师来纠正。重点不是用工具取代人类设计师。重点是用新工具提高生产力。人类思维最好用于创造或发明新事物，而更平凡、更实用的工作可以转移到这些工具上。”

研究人员利用AI发现和设计了复杂的电磁结构，这些结构与电路共同设计，以创建宽带放大器。Sengupta表示，未来的研究将涉及将多个结构连接起来，并用AI系统设计整个无线芯片。

他说：“现在，这已经显示出希望，人们将更加努力地思考更复杂的系统和设计。就该领域的未来而言，这只是冰山一角。”

这篇题为“Deep-learning Enabled Generalized Inverse Design of Multi-Port Radio-frequency and Sub-Terahertz Passives and Integrated Circuits”的文章于2024年12月30日发表在《自然通讯》杂志上。查询进一步信息，请访问官方网站https://engineering.princeton.edu/news/2025/01/06/ai-slashes-cost-and-time-chip-design-not-all，以及https://www.nature.com/articles/s41467-024-54178-1。（Robin Zhang，产通数造）