Чипови с маленом грешком

Чипови с вероватноћом илипробабилистички микропроцесори, који се одликују маленом непоузданошћу у обављању задатака, требало би да продужe трајање батерија у свим преносним електронским справама, а по свему судећи и важење чувеног Муровог закона.

Професор Кришна Палем с Рајс универзитета (САД) је први пут овакво јетеричко виђење обелоданио пре шест година. У свету микропроцесора, наиме, тачност и савршеност су одувек сматрани неизбежним. У сваком кораку израде се проверава и изнова проверава да би се постигло да сваки чип увек избаци тачан резултат.

Дотични научник, међутим, верује да је мала грешка – добродошла!

Стога је осмислио чипове који троше знатно мање струје, а заузврат начине и покоју погрешку. Своју замисао назвао је пробабилистички чип или стручно – пробабилистичка комплементарна метал-оксидна полупроводничка технологија (PCMOS).

Енергетска уштеда

Пошао је од претпоставке да за многе примене (апликације) – нарочито у обради звука и слике – није неопходна беспоговорна тачност јер крајњи исход није некакав број. Наместо тога, такви чипови могу да се нацртају и направе да испоручују непогрешив одговор податкад, да буду веома близу пожељне поузданости. Али ови пропусти морају да буду веома мали, да би се остварио коначан учинак: у израчунавању је, у суштини, сасвим близу често довољно добро.

Свако израчунавање које се изводи у микрочипу зависи од тога, као што је познато, дали тразистори промену напона у протоку електрона убележе као „нулу” (0) или „јединицу” (1). А електрони непрекидно струје, изазивајући и својеврсни електронски шум. Да би то превладали и обезбедили да тразистори уписују тачне вредности, већина чипова ради (трчи) под високим напоном.

Управо ту је Кришна Палем наслутио приличне уштеде: зашто да се расипа струја у логичком колу да би се израчунали последњи битови, на пример цифра три (3) у броју 21.693? Проистекло смањење напона на путу знак (сигнал)-шум, значи да ће повремено одговор бити погрешан у последњој цифри. Инжењери томе могу да доскоче тако што ће срачунати вероватноћу појављивања исправног за сваки жељени напон, и да на другом крају остваре велику – енергетску уштеду!

За неколико година, како се предсказује, овакви чипови знатно ће продужити век трањања батерија у преносним направама – као што су музички плејери или мобилни телефони. А за деценију или мало више користи ће кудикамо бити веће. Силицијумски чипови биће толико малени да нико неће моћи да тачно да надзире како се владају: транзистори ће нераздвојно бити пробабилистички.

Први тек 2016. године

И нови поступак ће продужити важење Муровог закона која истрајава више од четири деценије, подразумевајући све веће (експоненцијално) повећање густине паковања транзистора, уз упоредно увећање рачунарске снаге (моћ израчунавања у задатокм временском одсечку).

Када је Кришна Палем први пут 2002. обелоданио предлог чипова с погрешком наишао је на свеопшту неверицу, нико се није ни потрудио да га подржи. За четири године, међутим, он је са својим високошколцима уверљиво показао да су упоредиви с постојећим у обради видео записа у мобилним телефонима. После стручног предавања присутни нису уочили никакву разилику у каквоћи слике.

Да би приказали слику и дочарали звук, преносни рачунари, мобилни телефони и слични електронски уређаји и те како троше батеријску снагу; с пробабилистичким чиповима трајање се десетоструко увећава, а да угођај корисника није нимало угрожен. Можете ли тек замислити подручја у којима је на делу приступ с вероватноћом, као што су машинско учење или криптографија. У таквим случајевима користе се алгоритми осмишљени да брзо дају приближне одговоре. Уколико истисну програмска решења која су данас уобичајена, очекује се и да брже раде и да мање троше струје.

Кришна Палем је спреман за сва три изазова увелико проверавајући нову врсту микрочипова. Покаже ли се да је био у праву, овај технолошки јеретик преобратиће се у технолошког правоверника кога ће други следити. Пробабилистички чипови се очекују већ 2016. године.