David Crandall est professeur agrégé à la School of Informatics, Informatique et ingénierie à l'Université d'Indiana à Bloomington. Il, Sara Skrabalak et Martin Swany sont les premiers chercheurs de l'UI dont les travaux sont avancés par l'Indiana Innovation Institute, ou IN3.

IN3, un institut de recherche appliquée à l'échelle de l'État, est composé de hauts dirigeants du monde universitaire, gouvernement et l'industrie. Il cherche à résoudre les problèmes du monde réel qui ont un impact sur l'industrie et le département américain de la Défense de manière plus rapide, manière plus efficace et plus rentable. Actuellement, il est engagé dans des projets axés sur la microélectronique de confiance, hypersonique, électro-optique et apprentissage machine cible.

Crandall a eu la gentillesse de répondre aux questions sur son travail avec la vision par ordinateur et l'apprentissage automatique et sur les avantages de la connexion avec IN3.

Q :Parlez-nous de votre travail sur la microélectronique de confiance.

David Crandall :Notre rôle dans ce projet est d'utiliser des techniques de vision par ordinateur et d'apprentissage automatique pour aider à garantir l'intégrité de la chaîne d'approvisionnement autour de la microélectronique. Une façon consiste à utiliser la vision par ordinateur pour inspecter les circuits intégrés afin de voir s'il y a quelque chose de suspect qui pourrait suggérer qu'ils sont endommagés ou contrefaits.

L'objectif de la vision par ordinateur est que les ordinateurs soient capables de comprendre le monde visuel comme le font les gens. Les ordinateurs sont capables de prendre et de stocker des photos depuis des décennies, mais ils n'ont pas été capables de savoir ce qu'il y a sur une photo, quels objets et quelles personnes s'y trouvent, que se passe-t-il, et ce qui va se passer. Les gens le font automatiquement, Presque instantanément, et on n'y pense pas. C'est vraiment difficile pour un ordinateur. Mais la vision par ordinateur est en train de changer cela, et le domaine a fait d'énormes progrès ces dernières années.

Le défi du travail de vision par ordinateur que nous effectuons avec IN3 - et avec beaucoup de problèmes du monde réel - est qu'il nécessite une analyse très fine. Nous n'essayons pas de distinguer les chats des chiens ou les voitures des piétons; nous essayons de trouver des différences très subtiles dans les circuits intégrés qui pourraient signaler un problème. C'est vraiment le défi :apporter des techniques qui ont fait leurs preuves ces dernières années dans la photographie grand public à ce nouveau domaine qui a des défis uniques.

Q :Pourquoi est-il important de surveiller les circuits intégrés ?

DC :Les circuits intégrés constituent la base de tous les appareils que nous utilisons au quotidien, des téléphones portables aux infrastructures nationales critiques. Il est vraiment important que les circuits de ces appareils soient fiables, qu'ils font ce qu'ils disent et qu'ils sont construits selon les spécifications auxquelles nous avons besoin qu'ils soient construits.

Les appareils électroniques et les circuits intégrés sont fabriqués dans des usines du monde entier. Ils traversent une chaîne d'approvisionnement compliquée pour se rendre entre l'endroit où ils sont fabriqués et l'endroit où ils sont placés dans les appareils. Beaucoup de choses peuvent mal tourner dans ce processus. Les circuits intégrés peuvent être échangés ou remplacés pour diverses raisons :les personnes souhaitant faire un peu de profit en substituant un appareil moins cher à un autre plus cher, ou pour des raisons plus néfastes comme le piratage. Nous voulons assurer l'intégrité des circuits intégrés afin que les appareils qui en sont construits fassent ce qu'ils sont censés faire.

Le problème est vraiment important. La société moderne dépend du coffre-fort, sécurise, fonctionnement fiable des appareils numériques. Si on ne peut pas leur faire confiance, qui déchire une grande partie de ce sur quoi repose notre société. Nous, chercheurs de l'État de l'Indiana, sommes dans une position unique pour attaquer ce problème en raison de l'expertise de Purdue en microélectronique; les capacités de Naval Surface Warfare Center Crane ; et l'expertise d'IU en chimie, apprentissage automatique et ingénierie. Nous sommes au bon endroit au bon moment pour avoir un réel impact sur ce problème.

Q :Comment surveillez-vous les circuits intégrés ? Quels sont les défis ?

DC :Je crois comprendre que les approches actuelles pour détecter les appareils contrefaits sont soit limitées dans leur précision, soit doivent être effectuées à la main, ce qui coûte cher et prend du temps. Si nous pouvons créer de nouvelles techniques automatisées qui pourraient compléter ou améliorer ces approches, nous pouvons potentiellement nous assurer que davantage d'appareils sont inspectés.

Il existe de nombreuses approches possibles. L'une consiste à utiliser la vision par ordinateur pour inspecter la surface d'un boîtier d'un circuit intégré, vérifier le numéro de pièce et rechercher des caractéristiques visuelles suspectes qui pourraient indiquer qu'elle a été modifiée. Une autre approche utilise les travaux de Sara Skrabalak en ajoutant des empreintes digitales non clonables aux boîtiers de circuits intégrés et en utilisant des techniques de vision par ordinateur pour vérifier qu'elles sont authentiques. Nous pouvons également inspecter les circuits internes du circuit intégré en utilisant diverses techniques d'imagerie.

Q :Comment vos liens avec IN3 ont-ils profité à votre travail ?

DC :Une vision passionnante de l'IN3 est de rassembler des groupes de personnes travaillant dans différents domaines, qui n'auraient peut-être pas pensé à collaborer les uns avec les autres, afin de résoudre ensemble de gros problèmes qu'aucun d'entre nous ne pourrait traiter individuellement. Il ne s'agit pas seulement de réunir des groupes à IU, mais aussi en créant des liens plus forts entre IU et Purdue, Notre Dame et la grue NSWC.

Je travaille dans la vision par ordinateur et l'intelligence artificielle. Nous cherchons des moyens d'appliquer ces techniques à de nouveaux, important, problèmes passionnants. Au fur et à mesure que nous les appliquons, nous découvrons de nouveaux défis techniques, ce qui nous amène à retourner à la planche à dessin pour créer de nouveaux, meilleurs algorithmes. Je n'ai pas une grande expertise en microélectronique, donc je ne serais pas en mesure d'avoir un impact sur ce domaine seul. Collaborer avec des experts via IN3 sera la façon dont nous impacterons leur domaine et rapporterons d'importants, problèmes intéressants sur lesquels nous devons également travailler.

Q :Quels pourraient être les résultats finaux lorsque la technologie sera largement adoptée ?

DC :L'objectif final est d'aider à transformer la sécurité de la microélectronique afin que nous puissions avoir plus de confiance dans les appareils dont nous dépendons, des machines à voter aux téléphones portables en passant par les ordinateurs portables et les infrastructures essentielles à travers le pays. Il y avait une histoire récente dans Bloomberg à propos de matériel critique qui avait peut-être été piraté. Que cette histoire soit vraie ou non, la motivation derrière notre projet est de s'assurer que quelque chose comme ça ne se reproduise pas à l'avenir.