麻省理工学院工程师利用新型硅结构将废热转化为计算能力

麻省理工学院的工程师们把一种常见的电子烦恼--废热--变成了一种计算资源。在发表于《物理应用评论》（Physical Review Applied）杂志上的一项研究中，研究人员揭示了能够利用热量而不是电力进行数学计算的微观硅结构。

由本科生卡伊奥-席尔瓦（Caio Silva）和研究科学家朱塞佩-罗马诺（Giuseppe Romano）组成的研究小组利用一种名为逆向设计的技术创造了这些结构。通过向软件系统输入所需的功能，算法生成了复杂的、充满孔隙的硅几何结构，大小与尘埃粒子差不多。这些结构引导热流执行矩阵矢量乘法--大型语言模型（LLM）等机器学习模型背后的基础数学--模拟准确率超过 99%。

在电子设备中进行计算时，热量通常是废品。您通常希望尽可能多地排出热量。但在这里，我们采取了相反的方法，将热量本身作为一种信息形式，并证明利用热量进行计算是可能的。- 论文第一作者卡伊奥-席尔瓦

为了克服热量只能从热流向冷的物理限制，研究小组将目标矩阵分成正负两部分，通过不同的结构进行处理。他们还调整了硅的厚度，以更精确地控制热传导。

虽然这项技术在带宽和扩展复杂的深度学习任务方面面临着障碍，但它在热管理方面具有直接的潜力。这种结构可以自动检测电子设备中的过热或温度梯度，而不需要外部电源或数字传感器。该团队现在的目标是开发能够进行连续操作的可编程结构。