Инженеры выполнили преобразование Фурье на аналоговом чипе памяти

Инженеры выполнили быстрое преобразование Фурье на аналоговом чипе, который проводит вычисления непосредственно в памяти. В экспериментах система обработала последовательности длиной до 65 536 точек. Такой подход расширяет возможности аналоговой электроники для обработки звука, изображений и данных датчиков.

Преобразование Фурье позволяет представить сигнал через его частотные составляющие, а быстрый алгоритм сокращает число необходимых вычислений. До сих пор крупные преобразования такого типа было сложно перенести в аналоговую память: прямое масштабирование требовало непрактично больших массивов ячеек или слишком большого их количества. Исследователи из Национальных лабораторий Сандия, Infineon и Университета штата Аризона предложили способ распределения вычислений, который устраняет это ограничение.

Для демонстрации использовали память с захватом электрического заряда. Внутри одного массива одновременно работали до примерно 524 тысяч элементов. Авторы проверили метод на одномерных аудиосигналах и двумерных изображениях, показав возможность выполнения крупных преобразований на реальном устройстве.

Разработка может пригодиться электронике, которая обрабатывает измерения непосредственно рядом с датчиками, прежде чем передавать данные по сети. Подобные вычисления в памяти исследуют прежде всего для задач искусственного интеллекта, а новая работа расширяет область их применения. При этом демонстрация конкретного алгоритма ещё не означает, что аналоговый чип способен заменить универсальный цифровой процессор.

Исследование опубликовано в журнале Nature Electronics.