העתיד כבר כאן: חוקרים מקליפורניה פיתחו שבבים שיודעים לתקן את עצמם

דמיינו שהשבבים המותקנים בסמארטפון או במחשב שלכם, יוכלו לתקן את עצמם בתוך שניות ולפתור בעיות שונות – החל מאיבוד סוללה ועד כשל מוחלט בטרנזיסטורים, ללא ביקור אצל הטכנאי. איזו מהפכה זה יכול לחולל בעולם הייצור של מכשירים אלקטרוניים…

זה נשמע אולי כמו מדע בדיוני, אך צוות מהנדסים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה, Caltech, הצליח לפתח יכולת כזאת – של תיקון עצמי במגברי כוח זעירים, המשולבים בשבבים. המדובר בחלקים כה זעירים, למעשה, עד ש-76 מהם – כולל כל השבבים שהם צריכים "לרפא" – יכולים להיכנס בשטח של מטבע סנט אחד.

במהלך הניסויים שערכו, ניסו המהנדסים לעשות הכל כדי להרוס שבבים – אפילו לירות עליהם קרני לייזר עוצמתיות, ואחר כך צפו כיצד השבבים חזרו לתפקוד מלא בתוך פחות משנייה. "ממש הרסנו חצי מהמגבר וחלק גדול מהרכיבים שלו, כולל הטרנזיסטורים, ובכל זאת הוא היה מסוגל לשקם את עצמו לגמרי ולהגיע לרמת ביצועים אידיאלית", סיפר עלי חאג'ימירי, פרופסור במכון תומס ג'י. מאיירס ב-Caltech. "הייתה לנו תחושה שאנחנו עדים לצעד הבא בהתפתחות של המעגלים המודפסים".

מטרתם של מהנדסי Caltech, היא לספק למעגלים משולבים יכולת ריפוי עצמית, הדומה למערכת החיסונית שלנו – משהו שיכול לזהות תקלה ומיד להגיב, כדי שהמערכת כולה תוכל להמשיך לעבוד. מגבר הכוח הזעיר שהמציאו, משתמש במגוון גדול של חיישנים המשולבים בו, ומפקחים על הטמפרטורה, הזרם, המתח והכוח. המידע מן החיישנים מוזן ליחידה של מעגל משולב ליישום ייעודי (ASIC), שנמצאת גם היא על השבב, ומשמשת כ-"מוח" של המערכת. המוח הזה מנתח את הביצועים הכללים של המגבר ומחליט אם הוא צריך לשנות משהו בשבבים.

המפתחים בנו את התוכנה באופן מעניין: ה-"מוח" המתקן אינו פועל על בסיס אלגוריתם שיודע כיצד להגיב לכל תסריט אפשרי, אלא מסיק מסקנות המבוססות על שילוב הנתונים מהחיישנים. "אתה אומר לשבב מה התוצאה הרצויה, ונותן לו לחשב בעצמו כיצד לייצר אותה", מספר סטיבן בוארס, אחד המהנדסים החוקרים. "האתגר הוא שיש יותר ממאה אלף טרנזיסטורים בכל שבב, ואנחנו לא יכולים לנחש מה יכול להתקלקל בכל אחד מהם. זה גם לא חשוב לנו. עיצבנו את המערכת בצורה כללית, כך שהיא תוכל למצוא את המצב האופטימלי של כל המשתנים בכל מצב – בלי שום התערבות חיצונית".

סוג כזה של "מערכת חיסון אלקטרונית" עבור מעגלים משולבים, פותח עולם שלם של אפשרויות, ציין חאג'ימירי. "זהו בעצם מהפך בדרך שבה אנו רואים מעגלים ואת היכולת שלהם לתפקד בצורה בלתי תלויה. כעת הם יוכלו גם לאבחן ולתקן את הבעיות של עצמם ללא התערבות אנושית, ומצעידים אותנו לעבר מעגלים עמידים שאינם ניתנים להריסה".

ההמצאה מהנדסי Caltech פורסמה בימים האחרונים בגיליון מרץ 2013 של המגזין IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. דיווח מוקדם יותר על עבודתם זיכתה את הממציאים בפרס העבודה הטובה ביותר בכנס 2012 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits.