Gli studenti delle scuole superiori di Kansas, Florida e Texas impareranno a progettare applicazioni di intelligenza artificiale e a costruire microelettronica, con l'obiettivo di rafforzare le competenze tecnologiche degli Stati Uniti.
Gli studenti delle scuole superiori pubbliche del Kansas e di altri due stati avranno presto l'opportunità di addentrarsi nel campo in rapida evoluzione dell'intelligenza artificiale. Un nuovo programma, reso possibile da una sovvenzione di 1.4 milioni di dollari dalla National Science Foundation, è destinato a formare gli studenti nella codifica e nello sviluppo di microelettronica essenziale per l'IA. Questa iniziativa fa parte di uno sforzo più ampio per mantenere il vantaggio competitivo degli Stati Uniti nella produzione di microchip e nello sviluppo di software di IA.
I ricercatori dell'Università del Kansas, dell'Università della Florida e dell'Università del Nord Texas collaboreranno con le scuole superiori locali per coinvolgere circa 500 studenti e 25 insegnanti in progetti pratici. Questi progetti sono pensati per suscitare interesse nelle carriere tecnologiche.
Tamzidul Hoque, professore associato di ingegneria elettrica e informatica alla KU, guida la ricerca della KU. Il suo team a Lawrence collaborerà con la Shawnee Mission West High School di Overland Park, dove l'insegnante di informatica Mark Lange implementerà il curriculum all'avanguardia.
Una componente fondamentale della formazione prevede che gli studenti eseguano il loro codice su dispositivi Tiny Machine Learning (TinyML), hardware a basso consumo che consente l'elaborazione dell'intelligenza artificiale direttamente sul dispositivo anziché affidarsi ai server cloud.
"Questo sarà un piccolo dispositivo che eseguirà attività di intelligenza artificiale sul lato utente senza connettersi al cloud", ha affermato Hoque in un comunicato stampa. "TinyML è un'applicazione che consente di convertire un modello di intelligenza artificiale di grandi dimensioni in uno più piccolo che può essere eseguito su un piccolo dispositivo".
Queste applicazioni di intelligenza artificiale sui cosiddetti "dispositivi edge" sono rivoluzionarie perché non dipendono da data center centralizzati.
"Vogliamo dimostrare agli studenti l'ampia gamma di applicazioni AI edge disponibili", ha aggiunto Hoque. "Lavorando con AI edge, non solo impareranno l'AI, ma acquisiranno anche conoscenze di microelettronica perché coinvolge hardware di basso livello. Il nostro curriculum affronta entrambe queste importanti aree: microelettronica e AI".
Ad aumentare l'attrattiva del progetto è l'attenzione rivolta a soluzioni convenienti, in particolare per le scuole con budget limitati. I ricercatori stanno progettando una piattaforma hardware che include microprocessori, vari sensori e componenti di comunicazione per garantire l'accessibilità economica.
"Collaboreremo con l'Università della Florida per sviluppare la piattaforma, con una sfida chiave che riguarda il rapporto costi-efficacia", ha aggiunto Hoque. "Il nostro obiettivo è creare un dispositivo che costi meno di $ 45, dotato di almeno 10 sensori diversi, rendendolo accessibile anche per le scuole superiori con risorse limitate".
Un altro elemento cruciale è l'attenzione altruistica dei progetti. Gli studenti lavoreranno su applicazioni incentrate sulla comunità, come soluzioni AI per il rilevamento degli incendi e il supporto agricolo. Questo approccio mira a mostrare come l'ingegneria possa apportare benefici alla società e motivare gli studenti oltre la promessa di stipendi lucrativi.
"Quando cerchiamo di motivare gli studenti all'ingegneria, spesso sottolineiamo gli stipendi elevati o gli aspetti redditizi dei lavori, ma l'ingegneria non riguarda solo queste cose e molti studenti potrebbero non sentirsi motivati solo da queste", ha aggiunto Hoque. "Integrare il concetto di altruismo, ovvero come l'ingegneria può aiutare la loro comunità, può essere un fattore motivante più forte".
Nonostante i progetti orientati alla comunità del programma, esso mira a preparare gli studenti a lavori ben pagati nell'intelligenza artificiale e nella microelettronica. Le collaborazioni con i partner del settore dell'intelligenza artificiale assicurano che il curriculum corrisponda alle esigenze della forza lavoro, migliorando le prospettive di lavoro degli studenti.
"Il nostro obiettivo è garantire che il curriculum che sviluppiamo sia ben allineato con il settore", ha aggiunto Hoque. "Abbiamo un comitato consultivo composto da membri del settore che forniscono feedback sulla compatibilità degli argomenti scelti per il settore e se l'apprendimento di queste competenze tecniche aiuterà gli studenti a trovare un lavoro a lungo termine".
Per facilitare questa formazione allineata al settore, i ricercatori ospiteranno conferenze in cui gli insegnanti delle scuole superiori e i partner del settore potranno scambiarsi idee sullo sviluppo del curriculum e sui metodi di insegnamento.
Questa iniziativa è supportata dal CHIPS and Science Act, approvato dal Congresso nel 2022, che mira a rafforzare la produzione nazionale di semiconduttori e migliorare la sicurezza nazionale. L'atto affronta le vulnerabilità esposte durante la pandemia di COVID-19 promuovendo la produzione nazionale di microelettronica mission-critical.
"Dopo il COVID, ci siamo resi conto di quanto dipendiamo dalle catene di fornitura esterne, spingendo il governo a fornire incentivi significativi per lo sviluppo di strutture di produzione nazionali", ha aggiunto Hoque. "Questo problema ha un impatto non solo sui consumatori, ma anche sulla sicurezza nazionale, poiché la microelettronica utilizzata nei sistemi mission-critical deve essere sviluppata in strutture sicure senza possibilità di alterazioni dannose o minacce alla sicurezza. Per motivi di sicurezza nazionale, è essenziale avere capacità nazionali per progettare e fabbricare i nostri microchip. Ma non è sufficiente sviluppare queste strutture: abbiamo anche bisogno di persone che ci lavorino. Programmi come questo motiveranno gli studenti a esplorare l'hardware e a intraprendere carriere nella microelettronica".
Fonte: L'Università del Kansas