پایان دوران طراحی دستی PCB؟ هوش مصنوعی Quilter اولین کامپیوتر لینوکسی جهان را طراحی کرد!

آیا طراحی یک مادربرد کامل و پیچیده، تنها در چند روز ممکن است؟ Quilter با پروژه Speedrun ثابت کرد که دوران جدیدی در طراحی سخت‌افزار (Hardware Design) آغاز شده است.

دنیای الکترونیک سال‌هاست با یک گلوگاه بزرگ روبروست: طراحی PCB سخت، زمان‌بر و پراشتباه است. در حالی که توسعه‌دهندگان نرم‌افزار می‌توانند در عرض چند دقیقه کد خود را کامپایل و تست کنند، مهندسان سخت‌افزار برای طراحی، چیدمان و روتینگ یک برد پیچیده، هفته‌ها یا ماه‌ها زمان صرف می‌کنند. اما شرکت Quilter با رونمایی از پروژه Speedrun، ادعای بزرگی را مطرح کرده است: طراحی اولین کامپیوتر جهان که تقریباً تمام مراحل پیچیده Layout آن توسط هوش مصنوعی انجام شده است، آن هم تنها در یک هفته!

پروژه Speedrun دقیقاً چیست؟

پروژه Speedrun یک چالش مهندسی بود با یک هدف مشخص: ساخت یک Single Board Computer (SBC) کاربردی، شبیه به رزبری‌پای، اما با طراحی کاملاً اختصاصی، در بازه زمانی بسیار کوتاه.

تیم مهندسی Quilter شماتیک را طراحی کردند، اما بخش ترسناک ماجرا یعنی جانمایی قطعات (Placement) و مسیرکشی (Routing) برد را به موتور هوش مصنوعی خود سپردند. نتیجه؟ بردی که معمولاً طراحی آن برای یک تیم مهندسی هفته‌ها طول می‌کشد، در مدتی باورنکردنی آماده ساخت شد.

مشخصات فنی کامپیوتر Speedrun (قلب تپنده پروژه)

این کامپیوتر صرفاً یک اسباب‌بازی نیست؛ بلکه یک برد پردازشی کامل با قابلیت اجرای سیستم‌عامل لینوکس است. مشخصات سخت‌افزاری این برد که توسط AI طراحی شده عبارتند از:

• پردازنده اصلی (CPU): استفاده از System-in-Package (SiP) سری OSD335x ساخت شرکت Octavo Systems. این چیپ در واقع همان مغز متفکر برد محبوب BeagleBone Black است که هسته ARM Cortex-A8 را در دل خود دارد. استفاده از SiP (که رم و پردازنده را یکجا دارد) طراحی را کمی ساده‌تر می‌کند اما همچنان چالش‌های زیادی در بخش تغذیه و سیگنال دارد.
• حافظه رم (RAM): 512 مگابایت حافظه DDR3 (مجتمع شده داخل پکیج SiP).
• خروجی تصویر: پورت HDMI برای اتصال به مانیتور.
• درگاه‌های ارتباطی: پورت USB Host برای اتصال موس و کیبورد.
• شبکه: پورت Ethernet برای اتصال به اینترنت.
• رابط‌های کاربری: دکمه‌های کنترلی و LEDهای وضعیت.
• سیستم عامل: قابلیت اجرای کامل لینوکس دسکتاپ (بوت شدن موفقیت‌آمیز و اجرای محیط گرافیکی).

هوش مصنوعی Quilter چگونه “مهندسی” می‌کند؟

تفاوت اصلی Quilter با Autorouterهای معمولی که سال‌هاست می‌شناسیم (و معمولاً از آن‌ها متنفریم!) در نحوه برخورد با مسئله است:

1. یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning): این سیستم شبیه به روشی که AlphaGo شطرنج بازی می‌کند، طراحی برد را یاد گرفته است. او هزاران بار تلاش می‌کند قطعات را بچیند و مسیرها را وصل کند و بابت هر طراحی بهینه، “پاداش” می‌گیرد.
2. فیزیک، نه فقط هندسه: اتوران‌های قدیمی فقط سعی می‌کردند پین A را به پین B وصل کنند. اما Quilter مسائلی مثل تداخل سیگنال (Crosstalk)، تطبیق امپدانس (Impedance Matching) و ظرفیت جریان‌دهی (Current Capacity) را درک می‌کند.
3. چند لایه و تراکم بالا: برد طراحی شده در پروژه Speedrun یک برد ساده نیست؛ یک برد چندلایه (Multi-layer) با تراکم قطعات بالاست که شامل سیگنال‌های پرسرعت HDMI و USB و مسیرهای حساس DDR3 است.

چرا Speedrun یک نقطه عطف است؟

مهندسان سخت‌افزار با مفهوم “ریسک تکرار” (Iteration Risk) به خوبی آشنا هستند. شما می‌ترسید تغییری در شماتیک بدهید، چون می‌دانید اعمال آن در PCB و روتینگ مجدد، روزها وقت می‌گیرد.

پروژه Speedrun نشان می‌دهد که:

• هزینه تغییر به صفر میل می‌کند: اگر در وسط پروژه تصمیم گرفتید پردازنده را عوض کنید یا پورت USB را جابجا کنید، هوش مصنوعی می‌تواند تمام برد را در چند ساعت از نو طراحی کند.
• تست ایده‌های دیوانه‌وار: مهندسان می‌توانند به جای یک طراحی محافظه‌کارانه، ۵ نسخه مختلف از برد را با چیدمان‌های متفاوت توسط AI تولید کنند و بهترین را انتخاب کنند.
• کاهش زمان Bring-up: در این پروژه، فاصله زمانی بین “تکمیل شماتیک” تا “دریافت برد مونتاژ شده”، به شدت کاهش یافت.

آینده طراحی مدار: مهندس یا ناظر؟

پروژه Speedrun زنگ خطری برای مهندسان نیست، بلکه نویدبخش آزادی آن‌هاست. به جای اینکه مهندسان وقت ارزشمند خود را صرف کشیدن مسیرهای تکراری GND و VCC یا مرتب‌سازی ترک‌های دیتاباس کنند، می‌توانند روی معماری سطح بالا، انتخاب قطعات بهتر و نوآوری در محصول تمرکز کنند.

این برد کامپیوتری که لینوکس را بوت کرد، تنها آغاز ماجراست. احتمالاً در آینده نزدیک شاهد طراحی مادربردهای لپ‌تاپ یا سرورهای پیچیده توسط دستیاران هوشمند خواهیم بود. اطلاعات بیشتر را در صفحه این محصول دنبال کنید.

نظر شما چیست؟ آیا حاضرید طراحی برد بعدی خود را به هوش مصنوعی بسپارید تا خودتان قهوه بنوشید؟ نظرات خود را در سیسوگ با ما در میان بگذارید.