Im vergangenen Jahr startete die US-amerikanische Agentur für fortgeschrittene Verteidigungsforschungsprojekte (DARPA), die eine Reihe von Forschungen im Bereich der Militärtechnologie finanziert, ein Fünfjahresprogramm in Höhe von 1,5 Milliarden US-Dollar. Das Programm, das allgemein als Electronics Resurrection Initiative (ERI) bekannt ist, soll bahnbrechende Bemühungen in der Chiptechnologie unterstützen. Die Agentur hat gerade die erste Liste von Forschungsgruppen veröffentlicht, die ausgewählt wurden, um ungetestete, aber möglicherweise vielversprechende Ansätze zu untersuchen, die das Chipdesign und die Herstellung in den USA revolutionieren könnten.
In den letzten Jahren ist die Hardwareentwicklung im Vergleich zur Softwareentwicklung in den Hintergrund getreten, was das US-Militär aus mehreren Gründen beunruhigt.
Ganz oben auf der Liste der Bedenken steht das Mooresche Gesetz, das besagt, dass sich die Anzahl der auf einem Chip installierten Transistoren ungefähr alle zwei Jahre verdoppelt. Im Moment gibt es alle Anzeichen dafür, dass die moderne Elektronik an ihre physikalischen Grenzen stößt, und in naher Zukunft wird der Prozess ihrer Entwicklung aufhören.
Es gibt auch Bedenken hinsichtlich der steigenden Kosten für den Entwurf integrierter Schaltkreise und einer Zunahme der Anzahl ausländischer Hersteller (China beabsichtigt, Chips herzustellen, die jedem Gerät KI-Systeme hinzufügen!).
Das Budget von ERI sieht eine Vervierfachung der regulären jährlichen Hardwarekosten von DARPA vor. Die ersten Projekte spiegeln die drei Hauptpfeiler der Initiative wider: Chipdesign, Architektur, neue Materialien und Integration.
Ein Projekt zielt darauf ab, die Zeit für die Erstellung neuer Chipdesigns drastisch zu reduzieren, indem die Designzeit von einigen Jahren oder Monaten auf einige Tage verkürzt wird, indem der Entwicklungsautomatisierungsprozess durch maschinelles Lernen und andere Tools ergänzt wird, sodass selbst relativ unerfahrene Benutzer in Kürze qualitativ hochwertige Designs erstellen können Begriffe.
Um über das Mooresche Gesetz hinauszugehen, sind radikal neue Materialien und neue Möglichkeiten zur Integration von Rechenleistung und Speicher erforderlich. Die Architektur typischer moderner Chips beinhaltet die ständige Bewegung von Daten zwischen den Speicherkomponenten, in denen sie gespeichert sind, und den Prozessoren, die sie verarbeiten. Dies saugt buchstäblich Energie auf und schafft eines der größten Hindernisse für die Erhöhung der Verarbeitungsleistung.
In einem weiteren ERI-Projekt wird untersucht, wie durch neue Integrationsschemata die Notwendigkeit einer Datenmigration beseitigt oder zumindest erheblich verringert werden kann. Das ultimative Ziel ist es, Rechenleistung effizient direkt in den Speicher einzuspeisen, was zu dramatischen Leistungssteigerungen führen kann.
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DARPA plant in erster Linie die Erstellung solcher Hardware und Software, die in Echtzeit neu konfiguriert werden kann, um allgemeine Aufgaben oder spezielle Anwendungen wie bestimmte Anwendungen für künstliche Intelligenz zu erledigen. Heutzutage sind mehrere Chips erforderlich, um solche Probleme zu lösen, was die Komplexität und die Kosten eines KI-Systems erhöht.
Einige der Bemühungen von DARPA greifen in Bereiche ein, die bereits von der Industrie intensiv entwickelt werden. Ein Beispiel ist das Projekt zur Entwicklung eines 3D-Systems auf einem Chip, dessen Ziel es ist, das Moore'sche Gesetz mithilfe neuer Materialien wie Kohlenstoffnanoröhren und intelligenterer Methoden zur Platzierung aktiver Komponenten und zur Trennung elektronischer Schaltkreise weiter zu verlängern.
Erica Fuchs, Professorin an der Carnegie Mellon University und Expertin für öffentliche Politik im Zusammenhang mit neuen Technologien, ist der Ansicht, dass der allgemeine Ansatz der US-Regierung zur Unterstützung von Innovationen in der Elektronik "um eine Größenordnung niedriger" ist als zur Lösung von Problemen erforderlich. Um diese Lücke zu schließen, müssen die staatlichen Investitionen mindestens verdoppelt werden, da große Unternehmen nur sehr ungern in die Forschung auf dem Gebiet vielversprechender Technologien investieren.
Serg Drachen