В прошлом году Агентство перспективных оборонных исследований США (DARPA) , которое финансирует ряд исследований в области военных технологий, запустило пятилетнюю программу стоимостью 1,5 миллиарда долларов. Эта программ, более известная как Инициатива по возрождению электроники (ERI), рассчитана на поддержку работ над прорывными направлениями в технологии производства чипов. Агентство только что представило первый перечень исследовательских групп, выбранных для изучения непроверенных, но потенциально перспективных подходов, которые могли бы революционизировать разработку и производство чипов в США.

В последние годы аппаратные разработки отошли на задний план по сравнению с развитием программного обеспечения, и это беспокоит американских военных по нескольким причинам.

Возглавляет список вызывающих опасение причин закон Мура, который гласит: количество транзисторов, установленных на чипе, удваивается примерно раз в два года. На данный момент есть все признаки того, что современная электроника достигает своих физических пределов, и в недалёком будущем процесс её развития остановится.

Есть также опасения по поводу роста стоимости проектирования интегральных схем и увеличения количества иностранных производителей (Китай намеревается производить чипы, которые добавят системы ИИ в любой гаджет!).

Бюджет ERI предусматривает четырехкратное увеличение обычных ежегодных расходов DARPA на аппаратное обеспечение. Первоначальные проекты отражают три основных направления Инициативы: дизайн чипов, их архитектура, новые материалы и интеграция.

Один проект направлен на радикальное сокращение времени, затрачиваемого на создание нового дизайна чипов, добиваясь уменьшения сроков проектирования с нескольких лет или месяцев до нескольких дней за счёт дополнения процесса автоматизации разработки машинным обучением и другими инструментами, чтобы даже относительно неопытные пользователи могли создавать высококачественные проекты в короткие сроки.

Чтобы выйти за рамки закона Мура, потребуются радикально новые материалы и новые способы интеграции вычислительной мощности и памяти. Архитектура типичных современных чипов предполагает постоянное перемещение данных между компонентами памяти, которые их хранят, и процессорами, которые их обрабатывают, что буквально высасывает энергию и создаёт одно из самых больших препятствий для повышения вычислительной мощности.

В другом проекте ERI будут рассмотрены пути, в которых новые схемы интеграции могут устранить или, по крайней мере, значительно уменьшить необходимость переноса данных. Конечной целью является эффективное внедрение вычислительной мощности непосредственно в память, что может привести к резкому увеличению производительности.

В первую очередь DARPA планирует создать такое аппаратное и программное обеспечение, которое может быть переконфигурировано в реальном времени для обработки общих задач или специализированных приложений, таких как конкретные приложения для искусственного интеллекта. Сегодня для решения подобных задач требуется несколько чипов, что повышает сложность и стоимость системы ИИ.

Некоторые из усилий DARPA вторгаются в те области, которые уже интенсивно разрабатываются промышленностью. Примером может служить проект по разработке трёхмерной системы на кристалле, целью которой является дальнейшая пролонгация действия закона Мура с использованием новых материалов, таких как углеродные нанотрубки, и более интеллектуальных способов размещения активных компонентов и разделения электронных схем.

Эрика Фукс, профессор Университета Карнеги-Меллона, которая является экспертом в области государственной политики, связанной с новыми технологиями, считает, что общий подход правительства США к поддержке инноваций в области электроники «на порядок ниже», чем необходимо для решения проблем. Чтобы каким-то образом способствовать сокращению разрыва, необходимо, по крайней мере, удвоить правительственные инвестиции, поскольку крупные корпорации крайне неохотно идут на расходы для исследований в области перспективных технологий.