Стартап JITX використовує ШІ для автоматизації розробки складних друкованих плат

ІІ володіє потенціалом усунути занудну складність з процесу розробки друкованих плат

Розробці друкованих плат може навчитися хто завгодно, але тільки досвідчений інженер зуміє зробити такий макет, який буде одночасно добре оптимізованим, і не схильним до розплавлення, вибухів, або до того, щоб приводити контрольований платою пристрій до стану, в якому він вибухне або розплавиться. Досвідчені інженери зазвичай зайняті, їх робота дорого коштує, а характер у них жахливий – особливо, якщо змушувати їх виконувати роботу, яка не повністю розкриває їх геніальність.

JITX – це стартап, заснований командою інженерів від електроніки та машинобудування з Каліфорнійського університету в Берклі, створює ШІ, який зможе допомогти розробляти оптимізовані друковані плати за години, а не за тижні. В результаті робота інженера переміститься від ручної праці до нагляду. Ви повідомляєте системі на досить високому рівні, що вас хвилює, а вона розробляє працюючу друковану плату, на якій все, що вас не хвилює, вже вирішено за вас. Ваш експертний інженерний досвід концентрується тільки на потрібних речах, а система видає схеми друкованих плат — тільки краще, швидше і дешевше.

Головою JITX є Дункан Холдейн, автор «гіперактивного стрибаючого робота на пружинках» по імені Salto-1P. Досить серйозна частина роботи над Salto-1P (а також над іншими роботами) була витрачена на розробку спеціального заліза, включаючи друковані плати. Холдейн з колегами виявили, що кожен раз, коли вони починали робити щось нове, їм доводилося починати все з чистого аркуша. «Ми зрозуміли, як мало часу ми витрачаємо на основну свою діяльність – дослідження, — говорить Холдейн. – Весь наш час йшов на низькорівневі розробку заліза. Трудовитрати на розробку спеціального заліза – величезний бар’єр, що стоїть на шляху нових творчих систем».

Мета JITX – зробити розробку заліза більше схожою на розробку софта. Це не перша компанія, яка намагається зробити щось в цьому напрямку, і вже існує безліч допоміжних інструментів для розробки друкованих плат. Тим не менш, JITX вважає, що її більш комплексний і цілісний підхід унікальний. Компанія пише в прес-релізі:

Натхненням для нашої ключової технології стала техніка, яку використовували для розробки комп’ютерних чіпів. Поява мов опису апаратури (HDL) в 80-х зробило революцію в розробці чіпів. HDL поміняв базові принципи розробки схем. Замість того, щоб малювати схеми вручну, інженери видавали бажану поведінку схеми за допомогою коду, а потім алгоритми автоматично перекладали цей код необхідні мідні форми. Такий робочий процес дозволяє створювати сьогоднішні чіпи на мільярди транзисторів. Ми організуємо такий же робочий процес у справі розробки друкованих плат.

Розробка друкованих плат вимагає застосування знань з багатьох областей – доводиться враховувати електротехніку (розроблення схем, радіочастотний дизайн, відповідність сигналу та енергії), машинобудування (температура і вібрації) і виробництво (оптимізація вартості, проектування з врахуванням виробничих вимог, придатності для масового збору та випробувань). Не дивно, що майже всі ці підзадачі з працею піддаються комп’ютеризації, тож нам доводиться використовувати хитромудрі репрезентації та евристику для отримання відповідних рішень. По кожній з цієї областей потрібно стежить за мільйонами деталей, і вже давно пора змусити комп’ютери займатися всією цією бухгалтерією.

Читайте також  Експрес-огляд продуктивності PostgreSQL 10.5 в новітніх хмарних сервісах Яндекс.Хмари

Ось рання демонстрація роботи JITX, записана Холдейном в листопаді минулого року, щоб ви могли уявити, як це все працює:

«Для того, що вони намагаються зробити, потрібно більшості людей, що працюють у сфері заліза», — говорить Тед Ларсон. Ларсон управляє компанією OLogic, що займається розробкою і дослідженням вбудованих систем, що фокусується на робототехніки. OLogic працювала над багатьма роботами, з якими ви напевно знайомі, але не має права розповідати про свою роботу. «Одна з тих проблем, що вони визначили, і з якою я згоден – Кремнієва долина стала створювати жахливо погане обладнання, — говорить Ларсон. – Припущення про те, що займатися розробкою заліза складно, і що не вистачає людей, які могли б це робити не так дорого? Це прямо в точку».

Проте є причини, за якими підхід до розробки заліза, як до розробки софта, поки ще не реалізований, каже Ларсон. «Багато хто хоче зробити схожою розробку електроніки на розробку ПЗ, але є проблеми з тим, щоб використовувати такий підхід зі схемами, що виходять за рамки якихось прототипів». Для розробки схем, які можна виробляти і піддавати випробуванням на відповідність стандартам потрібен досвід, як і для вибору всіх необхідних компонентів, які будуть працювати спільно саме так, як треба. Ларсон думає, що JITX ідеально підійде для проектів, що знаходяться десь між етапом прототипу і етапом виробництва, особливо враховуючи економію часу і вартість традиційних підходів. І він каже, що потенціал у системи є. «Вони знаходяться в самому початку шляху, і у них є величезні можливості для поліпшення всього процесу».


Три плати, розроблені ІІ від JITX

Поки що JITX використовує інструменти, розроблені для внутрішнього використання. Ви повідомляєте їм, що повинна робити плата, і вони залучають інженерів, яким допомагає ШІ, щоб попрацювати над цим завданням, і видати найбільш ефективну плату. У середньому JITX видає друковані плати в 3 рази швидше і на 25% дешевше, ніж досвідчені інженери, що працюють без чиєї-небудь допомоги. Кінцева мета – ще більше збільшити автоматизацію, розширити її за межі простих друкованих плат. Але поки що JITX приєднається до літнього семінару Y Combinator для вироблення ідей з невеликою зовнішньою підтримкою.

Читайте також  Аспірантка вирішила задачу підтвердження квантових обчислень

Ми поговорили з головою компанії, Дунканом Холдейном, по електронній пошті.

IEEE Spectrum: чи Можете ви описати типовий процес розробки друкованої плати, і що з ним не так?

Дункан Холдейн: спочатку треба розібратися з тим, що повинна робити плата. Які актуатори, які сенсори, як вони спілкуються між собою, яка потрібна обробка. А потім йде важка робота.

Ми гуглим, знаходимо начебто оптимальні набори складових частин, риємося в специфікаціях сто сторінок товщиною, щоб зрозуміти, як це все зв’язати разом. Після цього ми моделюємо всі складові частини в улюбленому CAD (вручну переписуючи інформацію з PDF), і малюємо схему. На схемі додаємо символи, що позначають всі частини плати, намагаємося їх красиво вибудувати (на одній сторінці, або на п’ятдесяти, в залежності від складності схеми), вручну з’єднуємо всі контакти, малюючи лінії, що позначають дроти. Сподіваємося, що при малюванні ліній не було допущено помилок. На цьому етапі ми запрошуємо інших інженерів, які будуть витріщатися в цю схему кілька годин, намагаючись знайти помилки, оскільки єдина помилка буде означати, що ваша плата не буде працювати (і може вибухнути).

Коли у нас є схема, можна розробляти саму плату. Мета – зрозуміти, де розмістити всі компоненти, щоб можна було намалювати всі ці мідні доріжки, що з’єднують контакти. Потрібно думати про купу різної фізики, і для цього ми запускаємо всякі симуляції, і вручну розмічаємо результати на платі (малюючи мідну доріжку правильної форми). Також у цей момент треба думати про те, як цю плату будуть виробляти, збирати та перевіряти. Ми знову кличемо інших інженерів подивитися на дизайн плати декілька годин у спробах відшукати помилки. Сподіваємося, що вони знайдуть помилки, оскільки зараз ми вже готові платити за виробництво плати.

Що з цим не так? Та все. Це найгірше з того, що робить людина. Уявіть, що ви все це зробили, а потім для наступного проекту знову починаєте все з нуля.

Чому ніхто ще не зробив те, що зараз робить JITX?

Це відбувається тому, що індустрія в розпачі. Розробка друкованих плат стала такою тонкою справою, що команди з людей малюють всі ці плати цілодобово позмінно, щоб встигнути до дедлайнів. Більш того, нові фабрики високо автоматизовані, з-за чого вузьке місце між компаніями і ринком знаходиться на етапі розробки. І ця терміновість з’явилася тоді, коли штучний інтелект просто розмазує по стінці кращі з попередніх методів. Ми об’єднуємо нові результати ШІ з цієї заглиблюється проблемою ринку.

Яку частину розробки можна автоматизувати, і як це буде виглядати для кінцевого користувача?

Читайте також  Як консольні війни стимулювали прогрес консолей і відеоігор

Автоматизувати можна все, потрібно тільки знайти правильний підхід. Для кінцевого користувача це виглядатиме практично так, як працюють наші інструменти і сьогодні. Користувач каже, що йому важливо, а не як це зробити. Приміром, ми замовляємо плату з системою BLE і мікрофоном (це «що»), а наше З вибирає відповідні ключові компоненти з бібліотеки, вирішує питання з харчуванням і значеннями компонентів, призначає контакти, планує розташування, розмічає доріжки, і видає плату і схему (це «як»). Якщо вам важлива форма плати, додайте це обмеження, якщо вам важливо розташування компонента, додайте це обмеження, якщо ви знаєте, який BLE-чіп вам потрібен, додайте це. Інструменти розробки мають бути достатньо розумними для того, щоб розібратися з усім мільйоном деталей, до яких вам немає діла, й оптимізувати вашу схему для того, що вам важливо.

Які обмеження будуть у системи, над якою ви працюєте?

Найбільше обмеження – розробники жертвують контролем над дрібницями заради автоматизації, правильності та швидкості. Це дуже велика різниця у порівнянні з сьогоднішніми інструментами.

Над чим ви працюєте разом з DARPA?

Ми працюємо в рамках ініціативи відродження електроніки (Electronics Resurgence Initiative, ERI), масивної спільної спроби заново винайти процес створення електроніки. Конкретно ми беремо участь у програмі IDEA, згідно з якою розробка електроніки буде вестися без участі людини. Для цього ми працюємо над компаніями, що виробляють напівпровідники і компоненти, щоб створити велику бібліотеку електронних компонентів, створюємо, що перетворює високорівневі цілі проекту у реальні схеми плат, і інструменти для оптимізації, знаходять найкращі версії для потрібних вам плат.

Яким ви бачите далеке майбутнє, і як в нього вписується ваша поточна робота?

У майбутньому ми хочемо масштабувати технологію автоматичної розробки друкованих плат, щоб дати більше творчої свободи розробникам заліза. Всі отримують розроблені на замовлення друковані плати, і ми гарантуємо, що задача залишається невирішеною. Потім ми хочемо повернутися в електромеханічну розробку. При розробці друкованої плати багато проблем виникає під час суперечок з інженером-механіком з приводу того, як отримати ще півміліметра додаткового простору, щоб впихнути ще один компонент. Роботи – це електромеханічні пристрої, і ми працюємо над тим, щоб коли-небудь наш ШІ зміг розробляти поліпшених роботів, які могли б збирати наступне покоління роботів ще кращої якості, виконувати код на поліпшених друкованих платах, і так далі.

Сьогодні ми самі користуємося своїми інструментами для розробки, щоб швидко створювати круті друковані плати для інших компаній. Це найкращий спосіб переконатися, що інструменти працюють, що ними можна користуватися, і що кожна хвилина розробки витрачено не даремно, поки ми прагнемо до нашої мети.

Степан Лютий

Обожнюю технології в сучасному світі. Хоча частенько і замислююся над тим, як далеко вони нас заведуть. Не те, щоб я прям і знаюся на ядрах, пікселях, коллайдерах і інших парсеках. Просто приходжу в захват від того, що може в творчому пориві вигадати людський розум.

You may also like...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *