L'IA a le potentiel d'éliminer la complexité fastidieuse du processus de conception de PCB
Tout le monde peut apprendre le développement des cartes de circuits imprimés, mais seul un ingénieur expérimenté sera en mesure de créer un modèle à la fois bien optimisé et non sujet à la fusion, à l'explosion ou à la mise en explosion ou à la fusion de l'appareil contrôlé par la carte. Les ingénieurs expérimentés sont généralement occupés, leur travail est coûteux et leur caractère est méchant - surtout s'ils sont obligés de faire un travail qui ne révèle pas pleinement leur génie.
JITX est une startup fondée par une équipe d'ingénieurs en électronique et en génie mécanique de l'Université de Californie à Berkeley qui crée une IA qui peut aider à développer des circuits imprimés optimisés en quelques heures plutôt qu'en quelques semaines. En conséquence, le travail d'un ingénieur passera du travail manuel à la supervision. Vous dites au système à un niveau assez élevé que vous êtes concerné, et il développe une carte de circuit de travail sur laquelle tout ce qui ne vous concerne pas est déjà décidé pour vous. Votre expérience d'ingénierie experte se concentre uniquement sur les bonnes choses, et le système produit des cartes de circuits imprimés - seulement meilleures, plus rapides et moins chères.
Le chef de JITX est Duncan Haldane, l'auteur d'un "robot sauteur hyperactif à ressorts" nommé Salto-1P. Une partie assez sérieuse du travail sur Salto-1P (ainsi que sur d'autres robots) a été consacrée au développement de matériel spécial, y compris des cartes de circuits imprimés. Haldane et ses collègues ont constaté que chaque fois qu'ils commençaient à faire quelque chose de nouveau, ils devaient tout recommencer à zéro. «Nous avons réalisé le peu de temps que nous consacrons à notre cœur de métier - la recherche», explique Haldane. - Tout notre temps a été consacré au développement de fer à faible teneur. Les coûts de main-d'œuvre liés au développement de fer spécial constituent un énorme obstacle aux nouveaux systèmes créatifs. »
L'objectif de JITX est de rendre le développement matériel plus semblable au développement logiciel. Ce n'est pas la première entreprise à essayer de faire quelque chose dans ce sens, et il existe déjà de nombreux outils d'accompagnement pour le développement de circuits imprimés. Cependant, JITX estime que son approche plus globale et holistique est unique. L'entreprise écrit dans un communiqué de presse:
L'inspiration de notre technologie clé a été la technique utilisée pour développer des puces informatiques. L'avènement
des langages de description matérielle (HDL) dans les années 80 a révolutionné le développement des puces. HDL a changé les principes de base de la conception des circuits. Au lieu de dessiner les diagrammes manuellement, les ingénieurs ont exprimé le comportement souhaité du circuit à l'aide de code, puis les algorithmes ont automatiquement traduit ce code dans les formes de cuivre nécessaires. Ce flux de travail vous permet de créer des puces d'aujourd'hui pour des milliards de transistors. Nous organiserons le même workflow dans le développement de circuits imprimés.
Le développement de cartes de circuits imprimés nécessite l'application de connaissances dans de nombreux domaines - il faut prendre en compte l'ingénierie électrique (conception de circuits, conception de radiofréquences, conformité des signaux et de l'énergie), l'ingénierie mécanique (température et vibrations) et la production (optimisation des coûts, conception prenant en compte les exigences de production, l'aptitude au montage en masse et aux tests ) Il n'est pas surprenant que presque toutes ces sous-tâches soient difficiles à informatiser, nous devons donc utiliser des représentations et des heuristiques ingénieuses pour obtenir des solutions appropriées. Dans chacun de ces domaines, vous devez surveiller des millions de détails, et il est grand temps que des ordinateurs se chargent de toute cette comptabilité.
Voici une première démo JITX enregistrée par Haldane en novembre dernier, vous pouvez donc imaginer comment tout cela fonctionne:
«Ce qu'ils essaient de faire est nécessaire à la plupart des personnes travaillant dans l'industrie du fer», explique Ted Larson. Larson gère une société OLogic axée sur le développement et la recherche de systèmes embarqués axés sur la robotique. OLogic a travaillé sur de nombreux robots que vous connaissez probablement, mais vous n'avez pas le droit de parler de votre travail. «L'un des problèmes qu'ils ont identifiés et avec lesquels je suis d'accord, c'est que la Silicon Valley a commencé à créer des équipements terriblement pauvres», explique Larson. - L'hypothèse qu'il est difficile de développer du fer, et qu'il n'y a pas assez de gens qui pourraient faire ça pas si cher? C'est vrai. »
Cependant, il existe des raisons pour lesquelles l'approche de développement du fer, comme pour le développement de logiciels, n'a pas encore été mise en œuvre, explique Larson. «Beaucoup de gens veulent rendre le développement de l'électronique similaire au développement de logiciels, mais il y a des problèmes à utiliser cette approche avec des circuits qui vont au-delà de certains prototypes.» Pour développer des circuits qui peuvent être produits et soumis à des tests de conformité aux normes, il faut de l'expérience, ainsi que pour sélectionner tous les composants nécessaires qui fonctionneront ensemble comme ils le devraient. Larson pense que JITX est idéal pour les projets quelque part entre la phase de prototype et la phase de production, en particulier compte tenu du gain de temps et du coût des approches traditionnelles. Et il dit que le système a du potentiel. «Ils sont au tout début du voyage et ils ont d'énormes possibilités d'améliorer l'ensemble du processus.»
Trois cartes développées par JITX AIJusqu'à présent, JITX utilise des outils conçus pour un usage interne. Vous leur dites ce que la carte devrait faire, et ils embauchent les ingénieurs que l'IA aide à travailler sur cette tâche et à produire la carte la plus efficace. En moyenne, JITX fournit des circuits imprimés 3 fois plus rapides et 25% moins chers que les ingénieurs expérimentés travaillant sans aucune aide. Le but ultime est d'augmenter encore l'automatisation, de l'étendre au-delà des frontières des simples cartes de circuits imprimés. Mais pour l'instant, JITX se joindra au séminaire d'été de Y Combinator pour proposer des idées avec peu de soutien externe.
Nous avons discuté avec le chef de l'entreprise,
Duncan Haldane , par e-mail.
IEEE Spectrum : Pouvez-vous décrire un processus de conception de PCB typique, et quel est le problème?
Duncan Haldane : Vous devez d'abord déterminer ce que le conseil d'administration devrait faire. Quels actionneurs, quels capteurs, comment ils communiquent entre eux, quel traitement est nécessaire. Et puis il y a un dur labeur.
Nous recherchons sur Google des ensembles de composants apparemment optimaux, fouillons dans les spécifications d'une centaine de pages pour comprendre comment tout assembler. Après cela, nous modélisons tous les composants de notre CAO préféré (écrasant manuellement les informations du PDF) et dessinons un diagramme. Sur le schéma, nous ajoutons des symboles désignant toutes les parties de la carte, nous essayons de les aligner magnifiquement (sur une page, ou sur cinquante, selon la complexité du circuit), connecter manuellement tous les contacts, tracer des lignes indiquant les fils. Nous espérons qu'aucune erreur n'a été commise lors du tracé des lignes. À ce stade, nous invitons d'autres ingénieurs à regarder ce circuit pendant plusieurs heures, en essayant de trouver des erreurs, car la seule erreur signifie que votre carte ne fonctionnera pas (et peut exploser).
Lorsque nous avons un circuit, vous pouvez concevoir la carte elle-même. Le but est de comprendre où placer tous les composants pour pouvoir dessiner toutes ces pistes en cuivre reliant les contacts. Nous devons penser à un tas de physique différente, et pour cela, nous commençons toutes sortes de simulations et marquons manuellement les résultats sur la carte (en traçant un chemin de cuivre de la forme correcte). En ce moment également, vous devez réfléchir à la façon dont cette carte sera produite, assemblée et testée. Nous appelons à nouveau d'autres ingénieurs pour regarder la conception de la carte pendant plusieurs heures afin de trouver des erreurs. Nous espérons qu'ils trouveront toutes les erreurs, car maintenant nous sommes prêts à payer pour la production de la planche.
Quel est le problème avec ça? Oui, c'est tout. C'est la pire chose qu'un homme fasse. Imaginez que vous avez fait tout cela, puis à nouveau pour le prochain projet, recommencez à zéro.
Pourquoi personne n'a fait ce que JITX fait maintenant?Cela se produit maintenant parce que l'industrie est désespérée. Le développement des cartes de circuits imprimés est devenu une question tellement délicate que des équipes de personnes dessinent toutes ces cartes 24 heures sur 24 et par équipes afin de respecter les délais. De plus, les nouvelles usines sont hautement automatisées, c'est pourquoi le goulot d'étranglement entre les entreprises et le marché est en phase de développement. Et cette urgence est apparue lorsque l'IA a simplement répandu le meilleur des méthodes précédentes le long du mur. Nous combinons les nouveaux résultats de l'IA avec ce défi de marché croissant.
Quelle partie du développement peut être automatisée et à quoi ressemblera-t-elle pour l'utilisateur final?Tout peut être automatisé, il vous suffit de trouver la bonne approche. Pour l'utilisateur final, il ressemblera presque à la façon dont nos outils fonctionnent aujourd'hui. L'utilisateur dit que c'est important pour lui, et non comment le faire. Par exemple, nous commandons une carte avec un système BLE et un microphone (c'est le «quoi»), et notre logiciel sélectionne les composants clés appropriés de la bibliothèque, résout les problèmes d'alimentation et de valeurs des composants, attribue les contacts, planifie l'emplacement, marque les pistes et émet une carte et un circuit (c'est le "comment"). Si la forme de la carte est importante pour vous, ajoutez cette restriction, si l'emplacement du composant est important pour vous, ajoutez cette restriction, si vous savez de quelle puce BLE vous avez besoin, ajoutez-la. Les outils de développement doivent être suffisamment intelligents pour traiter le million entier de détails qui ne vous intéressent pas et optimiser votre conception en fonction de vos besoins.
Quelles sont les limites du système sur lequel vous travaillez?La plus grande limitation est que les développeurs sacrifient le contrôle sur les petites choses pour l'automatisation, la précision et la vitesse. C'est une très grande différence par rapport aux outils d'aujourd'hui.
Sur quoi travaillez-vous avec DARPA?Nous faisons partie de l'
Initiative de résurgence électronique (ERI), un effort de collaboration massif pour réinventer le processus électronique.
Plus précisément, nous participons au programme IDEA, selon lequel le développement de l'électronique se fera sans intervention humaine. Pour ce faire, nous travaillons sur des entreprises fabriquant des semi-conducteurs et des composants pour créer une vaste bibliothèque de composants électroniques, nous créons un logiciel qui transforme les objectifs de projet de haut niveau en véritables cartes de circuits imprimés et des outils d'optimisation qui trouvent les meilleures versions pour les cartes dont vous avez besoin.
Comment voyez-vous l'avenir lointain, et comment votre travail actuel s'intègre-t-il?À l'avenir, nous voulons faire évoluer la technologie de développement automatique des cartes de circuits imprimés pour donner plus de liberté créative aux développeurs de fer. Tout le monde reçoit des cartes de circuits imprimés conçues sur mesure, et nous garantissons que le problème reste résolu. Ensuite, nous voulons revenir au développement électromécanique. Lors de la conception d'une carte de circuit imprimé, de nombreux problèmes surviennent lors de différends avec un ingénieur en mécanique sur la façon d'obtenir un autre demi-millimètre d'espace supplémentaire afin de pousser un autre composant. Les robots sont des appareils électromécaniques, et nous nous efforçons de faire en sorte qu'un jour notre logiciel développe des robots améliorés capables d'assembler la prochaine génération de robots de qualité encore meilleure, d'exécuter du code sur des cartes de circuits imprimés améliorées, etc.
Aujourd'hui, nous utilisons nous-mêmes nos outils de développement pour créer rapidement des cartes de circuits imprimés sympas pour d'autres entreprises. C'est le meilleur moyen de s'assurer que les outils fonctionnent, qu'ils peuvent être utilisés et que chaque minute de développement a été bien dépensée pendant que nous nous efforçons d'atteindre notre objectif.