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启动JITX使用AI自动化复杂电路板设计

虽然任何人都可以学习如何设计电路板,但是需要熟练的工程师来设计一个既优化良好又不易熔化,爆炸或导致其控制熔化或爆炸的电路板。技术娴熟的工程师往往忙碌而昂贵,并且在工作方面,特别是如果你要求他们做的事情没有充分利用他们的辉煌。

JITX是一家由加州大学伯克利分校的电气和机械工程师团队创立的创业公司,该团队正在建立人工智能,其目标是在数小时而不是数周内设计出优化的电路板。因此,工程师的实践角色被最小化,有利于更多的监督角色。你告诉系统你所关心的高水平,然后它设计一个工作的PCB,你不需要为你想到的一切。您的工程专业知识仍然专注于需要的地方,系统可以提供更快,更好,更便宜的电路板设计。

JITX的首席执行官是Duncan Haldane,他负责一个名为Salto-1P的“超级激进的弹跳棒”机器人。设计Salto-1P(以及许多其他机器人)的大量工作涉及开发定制硬件,包括电路板。Haldane和他的同事发现,每当他们想要做一些新的事情时,他们就不得不从头开始。“我们意识到我们花在核心活动上的时间很少 - 研究,”Haldane说。“我们所有的时间都集中在低级硬件设计上。设计定制硬件所需的工作量是新系统和创新系统的巨大障碍。“

JITX的目标是使硬件开发更像软件开发。它不是第一家尝试这样的公司,而且已经有很多工具可以通过各种方式协助电路板设计。尽管如此,JITX认为其更全面,更全面的AI驱动方法是独一无二的。从该公司今天的公告:

我们的核心技术受到用于设计计算机芯片的技术的启发。80年代硬件描述语言的引入彻底改变了芯片设计。HDL从根本上改变了工程师设计电路的方式。工程师不是手动绘制构成电路的形状,而是使用代码表达其电路的预期行为,然后让算法自动将该代码转换为必要的铜形状。这个工作流程使我们今天看到的十亿晶体管芯片成为可能。我们为PCB设计带来了相同的工作流程。

电路板设计是一个多学科的挑战,我们必须考虑电气工程(电路设计,RF设计,信号和电源完整性),机械工程(热,振动)和制造(成本优化,DFM / DFA / DFT)。不出所料,几乎每个子问题在计算上都是难以处理的,因此我们使用巧妙的表示法和学习启发法来获得良好的解决方案。有一百万个细节可以跟踪所有这些学科,现在是我们让计算机进行簿记的时候了。

这是Haldane去年11月记录的JITX的早期演示,让您了解一切如何协同工作:

“他们试图做的是大多数硬件人想要看到的东西,”Ted Larson说。Larson经营着一家嵌入式系统研发公司OLogic,专注于机器人应用。OLogic已经在许多你非常熟悉的机器人的幕后工作,他们都无法告诉你。拉森说:“他们已经确定的事情之一,我完全同意的是,硅谷在建造硬件方面已经变得非常可怕。” “这样做的前提是,做硬件很难,并且人们很难做到这么做的费用很低吗?这就是现场。“

Larson说,有理由说,为什么硬件即软件方法尚未成功。“全世界都希望采用电子设备,使其更像软件工程,但是除了用于原型的电路之外,用电路做这件事就变得具有挑战性。”设计合规性测试和可制造性需要经验,所以选择所有正确的部件,它们将以您想要的方式一起工作。Larson认为,JITX可能适用于原型阶段和生产电子产品之间的项目,特别是考虑到比传统方法节省的时间和成本。拉森说,而且肯定有更多的潜力。“他们在这个过程中真的很早,

目前,JITX使用它在内部开发的工具。你告诉他们你需要一个电路板做什么,他们会得到人工工程师,通过人工智能增强,解决问题,让你更有效地获得你想要的电路板。平均而言,JITX生产电路板的速度是无人工作的三倍,比经验丰富的人类便宜25%。最终目标是进一步提高自动化程度,并将其扩展到电路板以外。但就目前而言,JITX将加入Y Combinator的夏季课程,通过一些额外的支持来发展其创意。

有关JITX的更多信息,我们通过电子邮件与首席执行官Duncan Haldane进行了交谈。

IEEE Spectrum:您能描述一下设计电路板的传统工艺吗?什么糟透了?

Duncan Haldane:你要做的第一件事是弄清楚电路板需要做什么:我的执行器是什么?我的传感器是什么?怎么沟通?我需要多少处理?从那以后,这是一个磨难。

您可以在谷歌周围找到一些感知的最佳零件,深入了解100多页的数据表,了解如何使一切工作在一起。之后,您可以为自己喜欢的CAD工具中的所有零件建模(通过手动转录PDF中的信息),然后绘制原理图。在原理图中,添加代表电路板上所有部件的符号,尝试很好地排列它们(1页或50页,取决于设计的复杂程度),并通过绘制代表电线的小线手动连接引脚。希望你画线时不要犯任何错误。在这一点上,你打电话给其他工程师盯着原理图几个小时试图找出错误,因为一个错误意味着你的电路板不工作(并可能爆炸)。

获得原理图后,您可以自行设计电路板。目标是找出放置所有组件的位置,以便您可以绘制铜形状,将所有引脚连接起来。需要担心一整套物理问题,并通过运行一些模拟并手动将结果映射到您的电路板来处理它(通过绘制正确形状的铜)。此时,您还需要担心电路板的制造,组装和测试方式。你打电话给工程师,盯着电路板设计几个小时,试图找出更多的错误。希望他们能找到所有的错误,因为现在你已经准备好为你的电路板付费了。

什么糟透了?一切。这是人类最糟糕的努力。想象一下,通过所有这些,然后从头开始下一个设计。

为什么没有人已经完成了JITX现在正在做的事情?

现在正在发生这种情况,因为行业需求已经变得绝望。电路板设计现在非常复杂,以至于人类团队每周7天,每天24小时轮流手绘图形以满足最后期限。此外,新工厂高度自动化,使设计成为公司与市场之间的瓶颈。而这种紧迫感发生在人工智能正在用以前最先进的方法擦拭地板的时候。我们将人工智能的新结果与市场中这一深化问题联系起来。

有多少电路设计过程可以自动化,最终用户看起来会是什么样子?

所有这些都可以自动化; 你只需要有正确的方法。对于最终用户来说,它是我们的工具今天的工作方式。用户说出他们关心的是什么,而不是如何。例如,我们要求带有BLE和麦克风的电路板(“什么”),我们的软件从库中选择匹配的关键元件,解决电源和元件值,提供所有部件,分配引脚,计划布局,路由跟踪,然后导出板和原理图(“如何”)。如果您关心电路板的形状,请将其添加为约束,如果您关心组件的位置,请将其添加为约束,如果您知道所需的BLE芯片,则将其添加为约束。设计工具应足够智能,以解决您不关心的百万个细节,并根据您的需要优化您的设计。

您正在努力的系统会受到哪些限制?

最大的限制是设计师放弃对小东西的控制,以换取自动化,正确性和速度。这与今天的工具工作方式有很大的不同。

你在和DARPA一起工作的是什么?

我们是电子复兴计划(ERI)的一部分,这是DARPA为重塑电子产品制造而进行的大规模合作。具体而言,我们参与了IDEA计划,该计划旨在实现无人电路设计。对于IDEA,我们正在与半导体和组件公司合作,建立庞大的电子元件库,创建将高级设计目标转化为实际电路设计的软件,并创建优化工具,找到最佳版本的电路板想建立。

您的长期愿景是什么?您现在正在做的事情是如何考虑的?

从长远来看,我们希望扩展这种自动电路板设计技术,以便我们可以让硬件设计师更具创造性。每个人都可以获得按需定制电路板,我们确保问题得以解决。之后我们想要回到完整的机电设计。设计电路板的很多困难是与机械工程师就如何获得额外半毫米的空间进行协商,以便您可以安装一个组件。机器人是机电设备,我们正在努力实现我们软件的那一天可以设计出更好的机器人,它将组装下一代更好的机器人,在更好的电路板上运行代码,等等。

今天,我们正在设计我们的设计工具 - 使用它们来快速为其他公司设计出令人敬畏的电路板。这是确保工具正常运行,可用,并且每一分钟的开发都得到充分利用的最佳方式,因为我们会密切关注奖品。

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