David Crandall è professore associato presso la School of Informatics, Informatica e ingegneria presso l'Indiana University Bloomington. Lui, Sara Skrabalak e Martin Swany sono i primi ricercatori IU il cui lavoro è stato portato avanti attraverso l'Indiana Innovation Institute, o IN3.

IN3, un istituto statale di ricerca applicata, è composto dai migliori leader del mondo accademico, governo e industria. Cerca di risolvere i problemi del mondo reale che hanno un impatto sull'industria e sul Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti in modo più rapido, modo più efficiente ed economico. Attualmente, è impegnata in progetti incentrati sulla microelettronica affidabile, ipersonici, elettro-ottica e target machine learning.

Crandall è stato così gentile da rispondere alle domande sul suo lavoro con la visione artificiale e l'apprendimento automatico e sui vantaggi della connessione con IN3.

D:Raccontaci del tuo lavoro sulla microelettronica affidabile.

David Crandall:Il nostro ruolo in questo progetto è quello di utilizzare la visione artificiale e le tecniche di apprendimento automatico per contribuire a garantire l'integrità della catena di approvvigionamento intorno alla microelettronica. Un modo è utilizzare la visione artificiale per ispezionare i circuiti integrati per vedere se c'è qualcosa di sospetto che potrebbe suggerire che sono danneggiati o contraffatti.

L'obiettivo della visione artificiale è che i computer siano in grado di comprendere il mondo visivo nel modo in cui lo fanno le persone. I computer sono stati in grado di scattare e archiviare immagini per decenni, ma non sono stati in grado di sapere cosa c'è in una foto, quali oggetti e persone ci sono dentro, cosa sta succedendo, e cosa sta per accadere. Le persone lo fanno automaticamente, quasi istantaneamente, e non ci pensiamo. È davvero difficile per un computer. Ma la computer vision sta cambiando questo, e il campo ha fatto enormi progressi negli ultimi anni.

La sfida del lavoro di visione artificiale che stiamo facendo con IN3 - e con molti problemi del mondo reale - è che richiede un'analisi molto fine. Non stiamo cercando di distinguere i gatti dai cani o le auto dai pedoni; stiamo cercando di trovare differenze molto sottili nei circuiti integrati che potrebbero segnalare un problema. Questa è davvero la sfida:portare le tecniche che hanno avuto successo negli ultimi anni nella fotografia dei consumatori in questo nuovo campo che presenta sfide uniche.

D:Perché è importante monitorare i circuiti integrati?

DC:i circuiti integrati costituiscono la base di tutti i dispositivi che utilizziamo quotidianamente, dai cellulari alle infrastrutture critiche nazionali. È molto importante che i circuiti di questi dispositivi siano affidabili, che fanno quello che dicono e che sono costruiti secondo le specifiche per cui abbiamo bisogno che siano costruiti.

I dispositivi elettronici e i circuiti integrati sono prodotti negli stabilimenti di tutto il mondo. Attraversano una complicata catena di approvvigionamento per spostarsi tra il luogo in cui vengono fabbricati e il luogo in cui vengono inseriti nei dispositivi. Molte cose possono andare storte in questo processo. I circuiti integrati possono essere scambiati o sostituiti per vari motivi:le persone che vogliono realizzare un po' di profitto sostituendo un dispositivo più economico con uno più costoso, o per ragioni più nefaste come l'hacking. Vogliamo garantire l'integrità dei circuiti integrati in modo che i dispositivi costruiti da essi facciano ciò che dovrebbero fare.

Il problema è davvero importante. La società moderna dipende dalla cassaforte, sicuro, funzionamento affidabile dei dispositivi digitali. Se non ci si può fidare di loro, che fa a pezzi molto di ciò su cui si basa la nostra società. Noi, ricercatori nello stato dell'Indiana, siamo in una posizione unica per affrontare questo problema grazie all'esperienza di Purdue in microelettronica; le capacità del Naval Surface Warfare Center Crane; e l'esperienza di IU con la chimica, apprendimento automatico e ingegneria. Siamo nel posto giusto al momento giusto per avere un impatto reale su questo problema.

D:Come monitorate i circuiti integrati? Quali sfide ci sono?

DC:La mia comprensione è che gli attuali approcci per rilevare i dispositivi contraffatti sono limitati nella loro accuratezza o devono essere fatti a mano, che è costoso e richiede tempo. Se siamo in grado di creare nuove tecniche automatizzate che potrebbero integrare o migliorare questi approcci, possiamo potenzialmente garantire che vengano ispezionati più dispositivi.

Ci sono molti approcci possibili. Uno consiste nell'utilizzare la visione artificiale per ispezionare la superficie di un pacchetto di un circuito integrato, controllando il numero di parte e cercando caratteristiche visive sospette che potrebbero indicare che è stato modificato. Un altro approccio utilizza il lavoro di Sara Skrabalak nell'aggiungere impronte non clonabili ai pacchetti di circuiti integrati e utilizzando tecniche di visione artificiale per verificare che siano autentici. Possiamo anche ispezionare i circuiti interni del circuito integrato utilizzando varie tecniche di imaging.

D:In che modo le tue connessioni con IN3 hanno beneficiato del tuo lavoro?

DC:Una visione entusiasmante di IN3 è quella di riunire gruppi di persone che lavorano in diverse aree, che altrimenti non avrebbero pensato di collaborare tra loro, per risolvere insieme grandi problemi che nessuno di noi potrebbe affrontare individualmente. Non si tratta solo di riunire gruppi a IU, ma anche creando connessioni più forti tra IU e Purdue, Notre Dame e gru NSWC.

Mi occupo di computer vision e intelligenza artificiale. Stiamo cercando modi per applicare queste tecniche a nuovi, importante, problemi entusiasmanti. Mentre li applichiamo, scopriamo nuove sfide tecniche, che ci porta a tornare al tavolo da disegno per creare nuovi, algoritmi migliori. Non ho una profonda esperienza in microelettronica, quindi non sarei in grado di influenzare questo campo da solo. Collaborare con esperti tramite IN3 sarà il modo in cui influiremo sul loro campo e riporteremo importanti, problemi interessanti anche per noi su cui lavorare.

D:Quali potrebbero essere i risultati finali quando la tecnologia sarà ampiamente adottata?

DC:L'obiettivo finale è aiutare a trasformare la sicurezza della microelettronica in modo da poter avere più fiducia nei dispositivi da cui dipendiamo, dalle macchine per il voto ai telefoni cellulari ai computer portatili alle infrastrutture critiche in tutto il paese. C'era una storia recente su Bloomberg su hardware critico che forse era stato violato. Che quella storia fosse vera o meno, la motivazione alla base del nostro progetto è assicurarci che una cosa del genere non accada in futuro.