AI将芯片设计视为一个完整的系统，而不是零件的集合。（图片来源：普林斯顿大学）
工程研究人员已经证明，人工智能（AI）可以在几小时内设计出复杂的无线芯片，而这一任务通常需要人类花费数周时间才能完成。
不仅如此，AI设计的芯片在效率上表现更优，而且其设计方法与人类电路设计师的思路截然不同——后者几乎不可能想到这样的方法。研究人员在2024年12月30日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）期刊的一项研究中概述了他们的发现。
这项研究聚焦于毫米波（mm-Wave）无线芯片，由于其复杂性和对小型化的需求，这类芯片是制造商面临的最大挑战之一。这些芯片被用于5G调制解调器中，而5G调制解调器如今已普遍应用于手机中。
目前，制造商依赖于人类专业知识、定制电路设计和现有模板的组合。每个新设计都需要经过一个缓慢的优化过程，这一过程通常基于试错法，因为芯片内部往往过于复杂，人类无法完全理解其运行机制。这导致了一种基于以往经验的谨慎、迭代的设计方法。
然而，在这项研究中，普林斯顿工程学院和印度理工学院的研究人员提出，基于深度学习的AI模型可以采用一种逆向设计方法——即指定所需的输出，然后由算法确定输入和参数。
AI还将每个芯片视为一个整体，而不是需要组合的现有元素的集合。这意味着现有的芯片设计模板——那些没有人真正理解但可能隐藏着低效性的模板——被彻底抛弃。
芯片设计的未来？
在这项实验中，最终的设计结构“看起来形状随机”，论文的第一作者、普林斯顿大学电气与计算机工程教授Kaushik Sengupta表示，“人类无法真正理解它们。”
当Sengupta的团队制造这些芯片时，他们发现AI设计的芯片性能超越了现有设计。尽管研究结果表明，这类复杂芯片的设计可以交给AI完成，但Sengupta强调，仍然存在一些“需要人类设计师纠正的缺陷”。特别是，算法生成的许多设计并不奏效——类似于当前生成式AI工具产生的“幻觉”。
“重点不是用工具取代人类设计师，”Sengupta说，“而是通过新工具提高生产力。”
迭代设计的速度也为新的可能性打开了大门。一些芯片设计可以专注于能效，另一些则可以专注于纯粹的性能或扩展频率范围。
随着对小型化的需求不断增长，无线芯片的重要性日益凸显，因此这项研究是一个宝贵的前进步骤。但Sengupta表示，如果他的团队的方法能够扩展到电路设计的其他部分，它可能会改变我们未来设计电子产品的方式。“这只是该领域未来潜力的冰山一角。”
原文链接：https://www.livescience.com/technology/computing/humans-cannot-really-understand-them-weird-ai-designed-chip-is-unlike-any-other-made-by-humans-and-performs-much-better
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