Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) görevli bilim insanları, elektronik cihazların ürettikleri ısıyı veri işlemek için kullanmalarını sağlayabilecek yeni nesil analog hesaplama bileşenleri geliştirdi. Bu teknoloji, cihazların kendi atık ısısını bir bilgi kaynağı olarak değerlendirmesine olanak tanıyor.
Yapılan araştırmada, mikro düzeyde tasarlanmış silikon yapılar sayesinde bir çip üzerindeki ısının yayılma biçimi hassas bir şekilde kontrol ediliyor. Tamamen pasif olan ve elektronik bileşen içermeyen bu yapılar, ısının iletimi konusundaki doğal yasalardan faydalanarak termal enerjiyi veriye dönüştürülebilecek noktalara yönlendiriyor.
Bu yaklaşım, dijital dünyada kullanılan 1 ve 0'lardan oluşan ikili sistemler yerine, sıcaklık ve ısı akışı gibi sürekli fiziksel değerleri bilgi işlemek için kullanan bir analog hesaplama türü olarak öne çıkıyor.
Bu yeni teknoloji sayesinde, elektronik cihazlarda enerji tüketimini artırmadan ısı kaynaklarını tespit etmek ve sıcaklık değişimlerini ölçmek mümkün olacak. Ayrıca, çip üzerinde yer kaplayan ve birden fazla sıcaklık sensörü ihtiyacını ortadan kaldıracak.
Tasarımların ölçeklendirilebilmesi durumunda, yüksek enerjili hesaplama görevlerinde, örneğin yapay zeka (AI) uygulamalarında enerji verimliliğini artırması hedefleniyor.
Araştırmanın baş yazarlarından biri, bu yenilikçi yaklaşımı şu sözlerle özetliyor: "Elektronik bir cihazda hesaplama yaparken, ısı genellikle atık bir üründür ve mümkün olduğunca çabuk uzaklaştırılmak istenir. Ancak biz, tam tersi bir yaklaşım izleyerek ısıyı bilginin kendisi olarak kullandık ve ısı ile hesaplama yapmanın mümkün olduğunu gösterdik."
Bu çalışma, daha önce geliştirilen ve ısı akışını kontrol edebilen nanoyapılı malzemeler konusundaki araştırmaların üzerine inşa ediliyor.
Sıcak Çip Devrimi
Isı, silikon içinde daha sıcak bölgelerden daha soğuk bölgelere doğru aktıkça, bu yapıların iç geometrisi her bir çıkış noktasına ne kadar ısının ulaşacağını belirliyor. Bu termal çıkışlar, geleneksel çip üstü sensörler kullanılarak ölçülüp standart bir elektriksel sinyale dönüştürülebiliyor. Elde edilen sinyal daha sonra sistemin diğer bölümleri tarafından işlenebiliyor.
Simülasyonlarda, bu yapılar basit matris-vektör çarpma işlemlerini %99'dan fazla doğrulukla gerçekleştirdi. Matris çarpımı, makine öğrenimi ve sinyal işleme görevlerinin çoğunda temel bir rol oynuyor. Araştırmacılar, büyük dil modelleri (LLM) gibi karmaşık görevler için bu yaklaşımın ölçeklendirilmesinin, birbirine bağlı milyonlarca silikon yapısının birlikte çalışmasını gerektireceğini belirtiyor.
Ekip, gelecekte bu yapıların termal yönetim, ısı kaynağı tespiti ve mikroelektronikteki sıcaklık gradyanı izleme gibi alanlarda kullanılarak, ek güç gerektirmeden çiplerin hasar görmesini önleyebileceğini düşünüyor.
Araştırmacılardan biri ise bu yapıların ısı kaynaklarını doğrudan tespit edebildiğini ve dijital bileşenlere ihtiyaç duymadan kullanılabileceğini ekliyor.
