Selle artikli originaalversioon avaldati Forte ja Eesti ülikoolide uue rubriigi „Tunne teadlast“ raames Delfis.
Maksim Jenihhin on TalTechi kaasprofessor tenuuris ja Töökindla arvutusriistvara keskuse juht. Tema peamised tegevussuunad on nanoelektroonika, kiipide ja arvutisüsteemide töökindlus ja energiatõhusus. Uurisime Jenihhinilt tema töö kohta lähemalt.
Milline on praegu käsil olev uurimisprobleem ja miks on sellega tegelemine oluline?
Meie teadusvaldkonna kõige kuumemaks väljakutseks on Edge-AI kiipide töökindlus ja energiatõhusus.
Viimastel aastatel on tehisintellektil põhinevad rakendused laienenud mitmesugustesse, k.a ohutusega seotud kriitilistesse valdkondadesse, sealhulgas avalikesse teenustesse, kommunikatsiooni, transporti, tervishoidu ja turvalisusse. See trend seab tarkvara ja riistvara komponentidele nende suurema töökindluse, arvutusvõimsuse ja tõhusama ressursikasutuse osas uusi nõudmisi.
Hiljuti tegi AI arendamise maastik läbi märkimisväärse muutuse, mida iseloomustab tehisintellekti sulandumine servandmetöötlusega (Edge AI), kus andmeid töödeldakse võrgu servas asuvates seadmetes. Prognooside kohaselt töödeldakse 2025. aastaks üle 55% kõigist andmetest Edge-AI abil. See tehnoloogia loob uusi võimalusi, kuid nõuab piiratud arvutus- ja energiavarude, olemasolevatele AI-algoritmide piirangute ning mälu haldamise ja juurdepääsu probleemide tõttu ka lahendusi.
Mistahes usaldusväärse AI-tehnoloogia esimese ja kõige olulisema tasandi moodustab füüsiliste kiipide töökindlus, võime vältida töökäigus esinevaid rikkeid – kiirgusest põhjustatud pehmeid vigu, nanoelektroonika vananemist ja mürasest keskkonnast tingitud häireid. Lisaks tekitavad kasvavad tõhususe nõuded vajaduse spetsialiseeritud kiipide järele.
TalTech kui tugev uurimisasutus on elektroonikakomponentide ja -süsteemide töökindluse ja testimise alal Euroopa esirinnas. Ning Eesti üldine tehnoloogiapotentsiaal pakub võimalusi spetsialiseeritud kiipide arendamiseks, see toetaks Euroopa Liidu ambitsioone toota laiemat valikut võimsaid kiipe.
Septembris algasid minu koordineerimisel kaks europrojekti: TIRAMISU ja TAICHIP. Mõlemas ühendatakse Euroopa tippülikoolide ja ettevõtete jõud, et tõsta Edge-AI kiipide töökindlus ja energiatõhusus uuele tasemele.
Mis on teie teadusvaldkonnas seni suurimat ühiskondlikku mõju avaldanud saavutus?
Mikk Raud kirjutas eelmisel aastal oma artiklis „Eestil on aeg oma kiibipotentsiaal ellu äratada“, et kiibid „moodustavad tänase tehnoloogiale tugineva eluviisi ja maailmamajanduse vundamendi“.
Juba kooliajast alates on mind vaimustanud teadlased ja insenerid, kes on üle poole sajandi arendanud vastavalt Moore’i seadusele elektroonikakiipe. Intel Corporationi kaasasutaja Gordon Moore ennustas 1965. aastal, et kiibil olevate transistoride arv kahekordistub ligikaudu iga kahe aasta tagant, samal ajal kui tootmiskulud jäävad samaks või vähenevad.
See trend kehtib tänaseni, nii et arvutusvõimsus suureneb eksponentsiaalselt ja võimaldab kõigis eluvaldkondades kiiret tehnoloogilist arengut ning innovatsiooni. Samal ajal eeldame, et arvutusvõimsuse kasv ei vähenda tulemuste usaldusväärsust ning keeruliste tehnoloogiate ja pisikeste nanotransistoritega kiibid jäävad endiselt süsteemi turvalisuse (“root of trust“) alustaladeks, millele toetuvad teised süsteemiosad.
Mille üle Eestis või maailmas toimuvaga seoses täna kõige enam südant valutate?
Hiljutine pandeemia katkestas mitmed tarneahelad ning põhjustas Euroopas kiibipuuduse, mis näiteks omakorda pani seisma suurte autotootjate tootmise.
Chris Milleri raamat „Chip War“ ehk „Kiibisõda“ kirjeldab suurepäraselt ka praegust Ameerika ja Hiina jagelemist. Inimkond kardab tänapäeval veel teadmata riske, mis on seotud ülikiiresti areneva tehisintellektiga – ning see kõik toimub Venemaa jätkuva Ukraina-vastase sõjategevuste taustal.
Sellises olukorras on esikohal Eesti ja Euroopa turvaliste ning töökindlate kiibitehnoloogiate suveräänsuse küsimus. Samas on Euroopa kiibimäärus, ehk „EU Chips Act“, mis loob 43 miljardi euro suuruse strateegilise fondi, väga õigeaegne algatus, sest see soodustab suveräänsuse toetamise lahendusi.
Eesti ja Euroopa turvaliste ja töökindlate kiibitehnoloogiate suveräänsuse küsimus on esikohal | Foto: Getty Images/Unsplash
Kuidas jõudsite teaduseni ja mis teid teaduse juures köidab?
Juhus ja inglise keele oskus. Ligi 20 aastat tagasi mõtlesin bakalaureuse lõputöö teemale. Samal ajal otsis tehnikaülikooli professor Raimund-Johannes Ubar huvilist kolmekuuliseks teadusrändeks Rootsi Linköpingi ülikooli. Oluliseks tingimuseks oli hea inglise keele oskus, mida mul õnneks küllaga jagus. Hiljem selgus, et akadeemik Ubar oli rajanud digisüsteemide testimise vallas mõjuka koolkonna.
Kiipide tootmistestide optimeerimise probleem osutus väga põnevaks ning kolme kevadkuu jooksul tegime kahele konverentsiteadusartiklile teaduskatseid. Nende alusel saigi kirjutatud minu bakalaureusetöö. Mind üllatas, et masstootmises võimaldab iga kiibi füüsiliste defektide testimisaja mõnesekundiline vähendamine alandada kiibi omahinda mitmekümne protsendi võrra ning samas säilitada testi usaldusväärsust.
Suvel jäin professor Ubari laborisse, ja magistrantuuri alguseks olid juba olemas kahe teadusartikli tulemused ning magistritöö tuumik. Selleks ajaks teadsin, et seon oma elu kas või mõneks aastaks teadusega.
Mulle meeldib teaduses just see, et saan suhelda andekate ja mõtteerksate inimestega, kes inspireerivad ja kellelt pidevalt midagi uut õpin. Kiipide ja arvutussüsteemide kiire areng ei lase samuti hetkekski igavleda.
Teadustöö tulemus, mille üle olete eriti uhke?
Olen uhke, et mul õnnestus panustada professor Ubari loodud struktuursete otsustusdiagrammide teooriasse, mis on jätnud maailmas märkimisväärse jälje. Tänavu ilmus tema elutöö, raamat „Structural Decision Diagrams in Digital Test“, mille on välja andnud Springeri kirjastus ning mille kaasautoriteks on mu kolleegid professor Jaan Raik, Artur Jutman ja mina.
Viimastel aastatel oleme suutnud luua tugeva teadusgrupi, mis uurib närvivõrkude ja nende mudelitel põhinevate AI-kiipide töökindlust.
Mida te oma teadustöös veel korda sooviksite saata?
Olen nõus väitega, et teadustöö sarnaneb tippspordiga – pead olema esimene. Sinu lahendus teadusprobleemile peab olema parim kõigest, mis seni maailmas pakutud. Kui oled teine, ei pruugi tulemus olla publitseerimist väärt.
Minu ambitsioon on saada tippteadlaseks ja luua suur, jätkusuutlik teadusgrupp, mis kujuneks Eesti teadusmahuka kiibitööstuse tõmbekeskuseks. Õnneks ei saa uurimisprobleemid kiiresti arenevas maailmas otsa.
