Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Nueva York (NYU) ha hecho lo que parecía imposible: han diseñado con éxito un chip semiconductor sin lenguaje de definición de hardware. Usando solo un lenguaje sencillo, y las definiciones y ejemplos dentro de él que pueden definir y describir un procesador de semiconductores, el equipo mostró lo que el ingenio humano, la curiosidad y el conocimiento básico pueden hacer con la ayuda de la destreza de IA de ChatGPT.
Si bien sorprende, va más allá: el chip no solo fue diseñado. Fue fabricado; fue evaluado y funcionó. El uso de un inglés sencillo por parte de los dos ingenieros de hardware muestra cuán valioso y poderoso puede ser ChatGPT (como si todavía tuviéramos dudas, después de la cantidad de cosas asombrosas que ya ha hecho).
El chip diseñado por el equipo de investigación y ChatGPT no era un procesador completo; nada en el camino de un procesador Intel o AMD como los de nuestra lista de las mejores CPU. Pero es un elemento de una CPU completa: la lógica responsable de crear una nueva arquitectura de microprocesador basada en un acumulador de 8 bits. Los acumuladores son esencialmente registros (memoria) donde se almacenan los resultados de los cálculos intermedios hasta que se completa un cálculo principal. Pero son parte integral de cómo funcionan las CPU; quizás también se puedan diseñar otros bits necesarios.
Por lo general, los equipos trabajan en varias etapas para llevar un chip al diseño y la fabricación; una de esas etapas tiene que ver con la traducción del «inglés simple» que describe el chip y sus capacidades a un lenguaje descriptor de hardware (HDL) elegido (como Verilog), que representa la geometría real, la densidad y la disposición general de los diferentes elementos dentro el chip que se requiere para el grabado en sí.
ChatGPT es una máquina de reconocimiento de patrones (al igual que los humanos, aunque ambos somos un poco más que eso también), es una ayuda increíble con lenguajes de cualquier tipo: vocal, escrito y, aquí específicamente, basado en hardware. ChatGPT permitió a los ingenieros saltarse la etapa de HDL, que, si bien es impresionante, debe dejar un poco nerviosos a los especialistas en ingeniería de HDL. Especialmente porque los investigadores dijeron que esperan menos errores inducidos por humanos en el proceso de traducción de HDL, contribuir a las ganancias de productividad, acortar el tiempo de diseño y el tiempo de comercialización, y permitir diseños más creativos.
“Estamos interesados en saber qué tan buenos son los modelos”, dijo. “Muchas personas miran estos modelos y dicen: ‘Estos modelos son solo juguetes, en realidad’. Y no creo que sean juguetes. Todavía no están en todas partes, pero definitivamente lo estarán, y por eso hicimos Chip Chat, casi como una demostración de prueba de concepto”.
Dr. Hammond Pearce, NYU Tandon
Una cosa que es un poco más preocupante (o discutible, al menos) es el deseo de eliminar la necesidad de fluidez en HDL entre los diseñadores de chips. Al ser un campo extremadamente especializado y complejo, es una habilidad relativamente rara que es muy difícil de dominar.
“El gran desafío con los lenguajes de descripción de hardware es que no mucha gente sabe cómo escribirlos”, dijo el Dr. Pearce. “Es bastante difícil convertirse en un experto en ellos. Eso significa que todavía tenemos a nuestros mejores ingenieros haciendo cosas de baja categoría en estos idiomas porque no hay tantos ingenieros para hacerlas”.
Por supuesto, la automatización de partes de este proceso será una gran ayuda. Podría aliviar el cuello de botella humano acelerando a los especialistas ya existentes incluso cuando se forman y capacitan nuevos. Pero existe el riesgo de hacer que esta habilidad dependa completamente de una máquina basada en software que depende de la electricidad (y la conectividad del servidor, en el caso de ChatGPT) para funcionar.
También está la cuestión de confiar en lo que es esencialmente una caja negra de software inescrutable y sus resultados. Hemos visto lo que puede suceder con la inyección rápida y los LLM no son inmunes a las vulnerabilidades. Incluso podríamos considerar que tienen vulnerabilidades expandidas ya que, además de ser un software, es un software que resulta de un entrenamiento. Y no es ciencia ficción considerar la opción de que un LLM basado en chip se infecte durante su fase de entrenamiento para introducir una puerta trasera basada en hardware «demoníacamente inteligente» que conduzca a… algún lugar. Esto puede sonar hiperbólico, y sí, está en el extremo inferior absoluto de la escala de posibilidades; pero con el malware mutante y otras sorpresas desagradables que surgen incluso de las versiones actuales de Large Language Models, ¿qué decir de lo que arrojarán mañana?
Los investigadores utilizaron modelos de lenguaje grande (LLM) disponibles comercial y públicamente para trabajar en ocho ejemplos de diseño de hardware, trabajando a través del texto en inglés simple hacia su equivalente Verilog (HDL) en una interacción en vivo de ida y vuelta entre los ingenieros y el LLM.
“Este estudio resultó en lo que creemos que es el primer HDL completamente generado por IA enviado para la fabricación en un chip físico”, dijo el Dr. Hammond Pearce de NYU Tandon, profesor asistente de investigación y miembro del equipo de investigación. “Algunos modelos de IA, como ChatGPT de OpenAI y Bard de Google, pueden generar código de software en diferentes lenguajes de programación, pero su aplicación en el diseño de hardware aún no se ha estudiado en profundidad. Esta investigación muestra que la IA también puede beneficiar la fabricación de hardware, especialmente cuando se usa conversacionalmente, donde puede tener una especie de ida y vuelta para perfeccionar los diseños”.
Ya existen varias herramientas de automatización de diseño electrónico (EDA), con IA que muestran resultados impresionantes en el diseño de chips y otros elementos. Pero ChatGPT no es una pieza de software especializado; aparentemente, puede escribir poesía y hacer un cameo en EDA. El camino para convertirse en un diseñador de EDA ahora tiene una barrera de conocimiento mucho más baja para entrar. Quizás algún día, se abran suficientes bits y piezas de la CPU para que cualquier persona con suficiente determinación (y ayuda invaluable) de ChatGPT pueda diseñar su arquitectura de CPU en casa.
Sí, se pueden hacer muchas preguntas sobre lo que eso significa. ¿Pero no tiene potencial?