NSF 커리어 어워드 Ultra-Low Power 아날로그 룰렛 전략 회로를 사용하여 생체 의학 장치를위한 머신 러닝 하드웨어 개발
ECE 조교수 Aatmesh Shrivastava는“Edge Biomedical Devices의 기계 학습 추론을위한 초 저전력 아날로그 룰렛 전략 하드웨어 설계 프레임 워크”에 대한 5 억 달러 NSF 커리어 상을 받았습니다. 그는 초 저전력 아날로그 룰렛 전략 회로를 사용하여 웨어러블 및 이식 가능한 생체 의학 장치를위한 기계 학습 기반 하드웨어 솔루션을 개발하고 있습니다.
반세기 동안 잊혀진 기술이 의료 서비스를 개선 할 수 있습니까?
Northeastern University의 전기 및 룰렛 전략터 공학 조교수 인 Aatmesh Shrivastava의 작업에는 약간의“미래로 돌아 가기”가 있습니다. 새로운 의료 기기의 개발에 양자 도약을하기 위해, 그는 반세기 동안 버려진 룰렛 전략터 기술을 되돌아보고 있습니다.
이 기술은 아날로그 룰렛 전략이며, 디지털 룰렛 전략이 인수 된 1970 년대에 Dodo Bird의 길을 거의 갔다. 잊혀진 모든 것은 한때 활기 넘치는 기술이 디지털 룰렛 전략이 속도와 룰렛 전략 파워의 한계에 도달함에 따라 기술 서클의 재생을 경험했습니다.
이것이 Shrivastava가 아날로그 룰렛 전략을 사용하여 이식 가능한 및 웨어러블 의료 기기의 크기를 줄이고 동시에 룰렛 전략 전력을 확장하는 이유입니다. 그의 목표는 매우 타인 한 장치가 기계 학습을 활용하여 진단 기능을 지속적으로 개선하여시기 적절한 의학적 개입을 통해 생명을 절약 할 수 있도록하는 것입니다..
Aatmesh Shrivastava는 전기 및 컴퓨터 공학 조교수가 웨어러블 및 이식 가능한 생체 의학 응용에 대한 추론 능력을 갖춘 ULP (Ultra-Low Power) 기계 학습 (ML) 시스템 온 칩 (SOC) 하드웨어를 개발하고 있습니다. 디지털 룰렛 전략 대신 아날로그를 사용하여 칩은 5 ~ 10 배 더 작습니다 (밀리미터 대 크기는 센티미터)이 5 ~ 50 배 적은 전력을 사용합니다.
A 주요 보조금
Shrivastava는 최근 5 년간 우승했으며National Science Foundation에서 $ 500,000 커리어 상이 최첨단 기술의 개발에 자금을 조달 할 것입니다.
병원의 기계를 모니터링하는 대신 환자는 정교한 임플란트로 모니터링하면서 정상적인 수명을 재개 할 수 있습니다. 이 개발은 또한 가정 기반 건강 관리를 향한 운동에 기여함으로써 의료 비용을 줄이는 데 도움이 될 것입니다.
그의 새로운 룰렛 전략 플랫폼의 많은 용도 중에는 발작 (electroencephalograms), 보철 장치 (Electromyograms), 폐쇄성 수면 무호흡 및 Covid-19 (맥박 산산화물) 및 심장 마비와 관련된 부족 (electrocardiogram), recrostrams rethythmia를위한 장치를 모니터링하는 것입니다.
그의 기술 발전을 바탕으로 그는 대학원과 학부생 모두를위한 Northeastern에서 새로운 과정을 만들 것입니다.
디지털의 한계
디지털 룰렛 전략터 칩은 너무 커서 모바일 모니터링 장치의 유형에 너무 많은 에너지를 소비합니다. 문제는 디지털 프로세서가 현실 세계의 아날로그 신호를 디지털 세계의 제로로 변환해야한다는 것입니다.
아날로그는 대조적으로 트랜지스터 기능의 전체 범위를 사용합니다. 이는 각 트랜지스터가 훨씬 적은 전력으로 훨씬 더 많은 작업을 수행 할 수 있음을 의미합니다.
“우리가 디지털로 바뀌면 트랜지스터를 바보로 만들었습니다.”라고 Shrivastava는 말합니다. “그들은 우리가 지금 룰렛 전략는 것을 마이크로 칩스라고 부르지 만 크기는 약 센티미터입니다.
그래서 아날로그 룰렛 전략은 어떻게되었고 왜 돌아 오는지
아날로그로의 이동
“아날로그 룰렛 전략은 항상 디지털보다 낫습니다.”라고 Shrivastava는 말합니다. "그러나 1970 년대와 80 년대에 전체 산업은 여러 가지 이유로 디지털로 바뀌 었습니다."
디지털 컴퓨터는 디자인에 훨씬 간단하고 프로그래밍하기 쉽습니다. 그들은 또한 오늘날까지 아날로그 룰렛 전략을 괴롭히는 문제 인 기질적인 아날로그 사촌보다 더 신뢰할 수있었습니다.
“1970 년대에 누가이 전투에서 이길 것인지 분명해서 모든 사람들이 디지털로 이사했습니다. 이제 모든 사람들은 디지털이 룰렛 전략 용량의 한계에 도달했으며 아날로그를 다시보기 시작하고 있음을 알고 있습니다.”
Shrivastava의 계산에 따르면, 3 개의 아날로그 트랜지스터가 896 개의 디지털 트랜지스터의 룰렛 전략 전력을 가지고 있습니다
전력 소비는 혁신 유형의 또 다른 문제입니다. Shrivastava는 만들고 싶어합니다.
“핸드폰 및 노트북과 같은 대부분의 전자 제품은 비교적 큰 배터리에 의존합니다.”라고 그는 말합니다. "하지만 이식 가능한 칩에는 효과가 없습니다."
Shrivastava는 거의 전적으로 수확 된 에너지를 실행할 수있는 회로를 설계하는 이유입니다. 조명, 운동, 열 및 무선 주파수 신호와 같은 환경에 존재하는 전력..
Shrivastava는 미니 커지이트 외에도 다양한 질병의 원인과 치료를 탐색하는 데 필요한 시뮬레이션 된 생물학적 시스템을 만드는 데 유추 칩의 룰렛 전략 능력이 필요하다고 말합니다.
“디지털 제한의 룰렛 전략 한계는 고급 생체 의학에서의 유용성을 제한합니다.”라고 그는 말합니다..
“질병의 특성을 찾는 데는 훨씬 더 많은 룰렛 전략 용량이 필요하고 디지털 컴퓨터가 제공 할 수있는 훨씬 낮은 전력 요구가 필요합니다.”
Bill Ibelle, Northeastern Engineering Condributor
초록 출처 :NSF