AI memiliki potensi untuk menghilangkan kompleksitas yang membosankan dari proses desain PCB
Siapa pun dapat mempelajari pengembangan papan sirkuit tercetak, tetapi hanya insinyur yang berpengalaman yang dapat membuat model yang dioptimalkan dengan baik dan tidak mudah meleleh, meledak, atau menyebabkan perangkat dikendalikan oleh papan ke kondisi ledakan atau meleleh. Insinyur yang berpengalaman biasanya sibuk, pekerjaan mereka mahal, dan karakter mereka jahat - terutama jika mereka dipaksa untuk melakukan pekerjaan yang tidak sepenuhnya mengungkapkan kejeniusan mereka.
JITX adalah startup yang didirikan oleh tim insinyur dari elektronik dan teknik mesin dari University of California di Berkeley yang menciptakan AI yang dapat membantu mengembangkan papan sirkuit yang dioptimalkan dalam hitungan jam daripada minggu. Akibatnya, pekerjaan seorang insinyur akan bergeser dari tenaga kerja manual ke pengawasan. Anda memberi tahu sistem pada tingkat yang cukup tinggi bahwa Anda khawatir, dan itu sedang mengembangkan papan sirkuit kerja di mana segala sesuatu yang tidak berhubungan dengan Anda sudah diputuskan untuk Anda. Pengalaman teknik ahli Anda hanya berfokus pada hal-hal yang benar, dan sistem menghasilkan papan sirkuit - hanya lebih baik, lebih cepat, dan lebih murah.
Kepala JITX adalah Duncan Haldane, penulis "robot melompat hiperaktif dengan pegas" bernama Salto-1P. Bagian yang cukup serius dari pekerjaan pada Salto-1P (serta robot lainnya) dihabiskan untuk pengembangan perangkat keras khusus, termasuk papan sirkuit cetak. Haldane dan rekan menemukan bahwa setiap kali mereka mulai melakukan sesuatu yang baru, mereka harus memulai dari awal lagi. “Kami menyadari betapa sedikit waktu yang kami habiskan untuk bisnis inti kami - penelitian,” kata Haldane. - Seluruh waktu kita dihabiskan untuk pengembangan besi tingkat rendah. Biaya tenaga kerja untuk mengembangkan besi khusus merupakan penghalang besar bagi sistem kreatif baru. ”
Tujuan JITX adalah untuk membuat pengembangan perangkat keras lebih seperti pengembangan perangkat lunak. Ini bukan perusahaan pertama yang mencoba melakukan sesuatu ke arah ini, dan sudah ada banyak alat pendukung untuk pengembangan papan sirkuit cetak. Namun, JITX percaya pendekatannya yang lebih komprehensif dan holistik adalah unik. Perusahaan menulis dalam siaran pers:
Inspirasi untuk teknologi utama kami adalah teknik yang digunakan untuk mengembangkan chip komputer. Munculnya
bahasa deskripsi perangkat keras (HDL) di tahun 80-an merevolusi pengembangan chip. HDL telah mengubah prinsip dasar desain sirkuit. Alih-alih menggambar diagram secara manual, para insinyur menyatakan perilaku sirkuit yang diinginkan menggunakan kode, dan kemudian algoritma secara otomatis menerjemahkan kode ini ke dalam bentuk tembaga yang diperlukan. Alur kerja ini memungkinkan Anda membuat chip hari ini untuk milyaran transistor. Kami akan mengatur alur kerja yang sama dalam pengembangan papan sirkuit cetak.
Pengembangan papan sirkuit tercetak membutuhkan penerapan pengetahuan dari berbagai bidang - kita harus memperhitungkan teknik kelistrikan (desain sirkuit, desain frekuensi radio, kepatuhan terhadap sinyal dan energi), teknik mesin (suhu dan getaran) dan produksi (pengoptimalan biaya, desain dengan mempertimbangkan persyaratan produksi, kesesuaian untuk perakitan dan pengujian massal ) Tidak mengherankan bahwa hampir semua subtugas ini sulit dikomputerisasi, jadi kita harus menggunakan representasi dan heuristik yang cerdik untuk mendapatkan solusi yang sesuai. Di masing-masing bidang ini, Anda perlu memantau jutaan detail, dan sekarang saatnya untuk membuat komputer melakukan semua pembukuan ini.
Berikut ini adalah demo JITX awal yang direkam oleh Haldane November lalu, sehingga Anda dapat membayangkan bagaimana semuanya bekerja:
"Apa yang mereka coba lakukan diperlukan oleh kebanyakan orang yang bekerja di industri besi," kata Ted Larson. Larson mengelola perusahaan OLogic yang berfokus pada pengembangan dan penelitian sistem tertanam yang berfokus pada robot. OLogic telah mengerjakan banyak robot yang mungkin Anda kenal, tetapi tidak memiliki hak untuk membicarakan pekerjaan Anda. “Salah satu masalah yang mereka identifikasi, dan yang saya setujui, adalah bahwa Lembah Silikon telah mulai membuat peralatan yang sangat buruk,” kata Larson. - Asumsi bahwa sulit untuk mengembangkan zat besi, dan bahwa tidak ada cukup banyak orang yang bisa melakukan ini tidak begitu mahal? Tepat pada intinya. ”
Namun, ada alasan mengapa pendekatan untuk mengembangkan besi, seperti mengembangkan perangkat lunak, belum diimplementasikan, kata Larson. "Banyak orang ingin membuat pengembangan elektronik mirip dengan pengembangan perangkat lunak, tetapi ada masalah dalam menggunakan pendekatan ini dengan sirkuit yang melampaui beberapa prototipe." Untuk mengembangkan sirkuit yang dapat diproduksi dan mengalami pengujian untuk kepatuhan dengan standar, orang perlu pengalaman, serta untuk memilih semua komponen yang diperlukan yang akan bekerja sama persis seperti yang seharusnya. Larson berpikir JITX ideal untuk proyek di suatu tempat antara fase prototipe dan fase produksi, terutama mengingat penghematan waktu dan biaya pendekatan tradisional. Dan dia mengatakan bahwa sistem memiliki potensi. "Mereka berada di awal perjalanan, dan mereka memiliki peluang luar biasa untuk meningkatkan seluruh proses."
Tiga papan yang dikembangkan oleh JITX AISejauh ini, JITX menggunakan alat yang dirancang untuk penggunaan internal. Anda memberi tahu mereka apa yang harus dilakukan dewan, dan mereka merekrut teknisi yang AI bantu untuk mengerjakan tugas ini dan mengeluarkan dewan yang paling efisien. Rata-rata, JITX memberikan papan sirkuit cetak 3 kali lebih cepat dan 25% lebih murah daripada insinyur berpengalaman yang bekerja tanpa bantuan apa pun. Tujuan utamanya adalah untuk lebih meningkatkan otomatisasi, memperluasnya di luar batas papan sirkuit cetak sederhana. Tetapi untuk saat ini, JITX akan bergabung dengan seminar musim panas Y Combinator untuk menghasilkan ide-ide dengan sedikit dukungan eksternal.
Kami mengobrol dengan kepala perusahaan,
Duncan Haldane , melalui email.
IEEE Spectrum : Dapatkah Anda menggambarkan proses desain PCB yang khas, dan apa yang salah dengannya?
Duncan Haldane : Pertama, Anda perlu mencari tahu apa yang harus dilakukan dewan. Aktuator apa, sensor apa, bagaimana mereka berkomunikasi satu sama lain, pemrosesan apa yang dibutuhkan. Dan kemudian ada kerja keras.
Kami google, menemukan set komponen yang tampaknya optimal, mencari-cari spesifikasi setebal seratus halaman untuk memahami bagaimana menyatukan semuanya. Setelah itu, kami memodelkan semua komponen dalam CAD favorit kami (menimpa informasi secara manual dari PDF), dan menggambar diagram. Pada diagram kami menambahkan simbol yang menunjukkan semua bagian papan, kami mencoba untuk meluruskannya dengan indah (pada satu halaman, atau pada lima puluh, tergantung pada kompleksitas sirkuit), menghubungkan secara manual semua kontak, menggambar garis yang menunjukkan kabel. Kami berharap tidak ada kesalahan saat menggambar garis. Pada tahap ini, kami mengundang teknisi lain untuk menatap sirkuit ini selama beberapa jam, mencoba menemukan kesalahan, karena satu-satunya kesalahan berarti bahwa papan Anda tidak akan berfungsi (dan dapat meledak).
Saat kami memiliki sirkuit, Anda dapat mendesain papan itu sendiri. Tujuannya adalah untuk memahami di mana menempatkan semua komponen sehingga Anda dapat menggambar semua trek tembaga yang menghubungkan kontak. Kita perlu berpikir tentang sekelompok fisika yang berbeda, dan untuk ini kita memulai semua jenis simulasi, dan secara manual menandai hasilnya di papan tulis (menggambar jalur tembaga dari bentuk yang benar). Juga pada saat ini Anda perlu memikirkan bagaimana papan ini akan diproduksi, dirakit dan diuji. Kami kembali memanggil teknisi lain untuk menatap desain papan selama beberapa jam dalam upaya untuk menemukan kesalahan. Kami berharap mereka akan menemukan semua kesalahan, karena sekarang kami siap membayar untuk produksi dewan.
Apa yang salah dengan itu? Ya, itu dia. Ini adalah hal terburuk yang dilakukan pria. Bayangkan Anda melakukan semua ini, dan sekali lagi untuk proyek berikutnya, mulai dari awal.
Mengapa tidak ada yang melakukan apa yang JITX lakukan sekarang?Ini terjadi sekarang karena industri putus asa. Pengembangan papan sirkuit cetak telah menjadi masalah yang rumit sehingga tim orang menggambar semua papan ini sepanjang waktu dan secara bergiliran untuk mengejar tenggat waktu. Selain itu, pabrik-pabrik baru sangat terotomatisasi, itulah sebabnya hambatan antara perusahaan dan pasar sedang dalam tahap pengembangan. Dan urgensi ini muncul ketika AI hanya menyebarkan yang terbaik dari metode sebelumnya di sepanjang dinding. Kami menggabungkan hasil AI baru dengan tantangan pasar yang semakin dalam ini.
Bagian mana dari pengembangan yang dapat diotomatisasi, dan seperti apa rasanya bagi pengguna akhir?Semuanya bisa otomatis, Anda hanya perlu menemukan pendekatan yang tepat. Untuk pengguna akhir, ini akan terlihat hampir seperti cara kerja alat kami hari ini. Pengguna mengatakan bahwa itu penting baginya, dan bukan bagaimana melakukannya. Misalnya, kami memesan papan dengan sistem BLE dan mikrofon (ini adalah "apa"), dan perangkat lunak kami memilih komponen kunci yang sesuai dari perpustakaan, memecahkan masalah dengan nilai daya dan komponen, menetapkan kontak, merencanakan lokasi, menandai trek, dan mengeluarkan papan dan sirkuit (ini adalah "bagaimana"). Jika bentuk papan penting bagi Anda, tambahkan batasan ini, jika lokasi komponen penting bagi Anda, tambahkan batasan ini, jika Anda tahu chip BLE mana yang Anda butuhkan, tambahkan ini. Alat pengembangan harus cukup pintar untuk menangani seluruh sejuta detail yang tidak Anda pedulikan, dan mengoptimalkan desain Anda untuk apa yang penting bagi Anda.
Apa keterbatasan sistem yang sedang Anda kerjakan?Keterbatasan terbesar adalah bahwa pengembang mengorbankan kontrol atas hal-hal kecil untuk otomatisasi, akurasi, dan kecepatan. Ini adalah perbedaan yang sangat besar dibandingkan dengan alat saat ini.
Apa yang sedang Anda kerjakan dengan DARPA?Kami adalah bagian dari
Inisiatif Kebangkitan Elektronik (ERI), upaya kolaborasi besar-besaran untuk menemukan kembali proses elektronik.
Secara khusus, kami berpartisipasi dalam program IDEA, yang menurutnya pengembangan elektronik akan dilakukan tanpa campur tangan manusia. Untuk melakukan ini, kami bekerja pada perusahaan yang memproduksi semikonduktor dan komponen untuk membuat perpustakaan komponen elektronik yang luas, kami menciptakan perangkat lunak yang mengubah tujuan proyek tingkat tinggi menjadi papan sirkuit nyata, dan alat optimisasi yang menemukan versi terbaik untuk papan yang Anda butuhkan.
Bagaimana Anda melihat masa depan yang jauh, dan bagaimana pekerjaan Anda saat ini cocok dengan itu?Di masa depan, kami ingin skala teknologi pengembangan otomatis papan sirkuit cetak untuk memberikan lebih banyak kebebasan kreatif bagi para pengembang besi. Semua orang menerima papan sirkuit cetak yang dirancang khusus, dan kami menjamin bahwa masalahnya tetap terpecahkan. Kemudian kami ingin kembali ke pengembangan elektromekanis. Saat mendesain papan sirkuit tercetak, banyak masalah muncul selama perselisihan dengan insinyur mesin tentang cara mendapatkan setengah milimeter tambahan ruang untuk mendorong komponen lain. Robot adalah perangkat elektromekanis, dan kami bekerja untuk memastikan bahwa suatu hari nanti perangkat lunak kami dapat mengembangkan robot yang lebih baik yang dapat merakit robot generasi berikutnya dengan kualitas yang lebih baik, mengeksekusi kode pada papan sirkuit tercetak yang ditingkatkan, dan sebagainya.
Hari ini, kami sendiri menggunakan alat pengembangan kami untuk membuat papan sirkuit tercetak yang keren untuk perusahaan lain. Ini adalah cara terbaik untuk memastikan bahwa alat bekerja, bahwa mereka dapat digunakan, dan bahwa setiap menit pengembangan telah dihabiskan dengan baik saat kami berusaha untuk tujuan kami.