Jaringan Saraf Gelombang Mikro Cornell Tawarkan Komputasi Berdaya Rendah dan Berkecepatan Tinggi

Para peneliti di Cornell University telah memperkenalkan sebuah mikrochip berdaya rendah yang mereka sebut sebagai "otak gelombang mikro" (microwave brain), yang merupakan jaringan saraf gelombang mikro sejati pertama yang terintegrasi penuh pada silikon. Perangkat ini diklaim mampu memproses sinyal data ultra-cepat dan sinyal komunikasi nirkabel secara simultan dengan memanfaatkan fisika gelombang mikro. Deskripsi mendalam mengenai arsitektur sirkuit terintegrasi ini dipublikasikan dalam jurnal Nature Electronics pada 14 Agustus 2025.

Inovasi ini berbeda dari komputasi digital konvensional yang berbasis operasi langkah demi langkah yang diatur oleh jam. Sebaliknya, chip ini memanfaatkan perilaku nonlinier dan analog dalam rezim gelombang mikro untuk melakukan perhitungan domain frekuensi secara real-time. Kemampuan pemrosesan ini memungkinkan chip menjalankan tugas-tugas komputasi yang menuntut, seperti dekode sinyal radio, pelacakan target radar, dan pemrosesan data digital, dengan konsumsi daya yang berada di bawah ambang batas 200 milliwatt, setara dengan pemancar pada ponsel pintar.

Desain jaringan sarafnya menggunakan mode-mode yang saling terhubung dalam waveguide yang dapat disetel (tunable waveguides), memungkinkannya menangani aliran data pada orde puluhan gigahertz, jauh melampaui kecepatan pemrosesan chip digital umum. Dalam pengujian klasifikasi sinyal nirkabel, chip ini menunjukkan tingkat akurasi sebesar 88% atau lebih tinggi, kinerja yang sebanding dengan jaringan saraf digital namun dengan jejak daya dan ukuran yang jauh lebih kecil.

Proyek pengembangan ini didukung oleh Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) dan fasilitas Cornell NanoScale Science and Technology Facility, dengan pendanaan parsial dari National Science Foundation. Para peneliti, termasuk mahasiswa doktoral Bal Govind sebagai penulis utama dan Maxwell Anderson, di bawah arahan Alyssa Apsel, Direktur Senior Ellis L. Phillips di School of Electrical and Computer Engineering, merancang chip ini dengan mengabaikan banyak konvensi desain sirkuit tradisional.

Pendekatan probabilistik berbasis fisika ini secara inheren menghindari kelebihan sirkuit dan konsumsi energi tinggi yang sering menyertai sistem digital saat kompleksitas tugas meningkat. Karena desainnya memanfaatkan proses manufaktur CMOS standar, terdapat jalur yang jelas menuju skalabilitas komersial. Hal ini berpotensi memungkinkan penyebaran chip pada perangkat edge, seperti jam tangan pintar atau ponsel, untuk menjalankan model kecerdasan buatan (AI) lokal tanpa ketergantungan pada server cloud.