Čipovi s malenom greškom

Čipovi s verovatnoćom iliprobabilistički mikroprocesori, koji se odlikuju malenom nepouzdanošću u obavljanju zadataka, trebalo bi da produže trajanje baterija u svim prenosnim elektronskim spravama, a po svemu sudeći i važenje čuvenog Murovog zakona.

Profesor Krišna Palem s Rajs univerziteta (SAD) je prvi put ovakvo jeteričko viđenje obelodanio pre šest godina. U svetu mikroprocesora, naime, tačnost i savršenost su oduvek smatrani neizbežnim. U svakom koraku izrade se proverava i iznova proverava da bi se postiglo da svaki čip uvek izbaci tačan rezultat.

Dotični naučnik, međutim, veruje da je mala greška – dobrodošla!

Stoga je osmislio čipove koji troše znatno manje struje, a zauzvrat načine i pokoju pogrešku. Svoju zamisao nazvao je probabilistički čip ili stručno – probabilistička komplementarna metal-oksidna poluprovodnička tehnologija (PCMOS).

Energetska ušteda

Pošao je od pretpostavke da za mnoge primene (aplikacije) – naročito u obradi zvuka i slike – nije neophodna bespogovorna tačnost jer krajnji ishod nije nekakav broj. Namesto toga, takvi čipovi mogu da se nacrtaju i naprave da isporučuju nepogrešiv odgovor podatkad, da budu veoma blizu poželjne pouzdanosti. Ali ovi propusti moraju da budu veoma mali, da bi se ostvario konačan učinak: u izračunavanju je, u suštini, sasvim blizu često dovoljno dobro.

Svako izračunavanje koje se izvodi u mikročipu zavisi od toga, kao što je poznato, dali trazistori promenu napona u protoku elektrona ubeleže kao „nulu” (0) ili „jedinicu” (1). A elektroni neprekidno struje, izazivajući i svojevrsni elektronski šum. Da bi to prevladali i obezbedili da trazistori upisuju tačne vrednosti, većina čipova radi (trči) pod visokim naponom.

Upravo tu je Krišna Palem naslutio prilične uštede: zašto da se rasipa struja u logičkom kolu da bi se izračunali poslednji bitovi, na primer cifra tri (3) u broju 21.693? Proisteklo smanjenje napona na putu znak (signal)-šum, znači da će povremeno odgovor biti pogrešan u poslednjoj cifri. Inženjeri tome mogu da doskoče tako što će sračunati verovatnoću pojavljivanja ispravnog za svaki željeni napon, i da na drugom kraju ostvare veliku – energetsku uštedu!

Za nekoliko godina, kako se predskazuje, ovakvi čipovi znatno će produžiti vek tranjanja baterija u prenosnim napravama – kao što su muzički plejeri ili mobilni telefoni. A za deceniju ili malo više koristi će kudikamo biti veće. Silicijumski čipovi biće toliko maleni da niko neće moći da tačno da nadzire kako se vladaju: tranzistori će nerazdvojno biti probabilistički.

Prvi tek 2016. godine

I novi postupak će produžiti važenje Murovog zakona koja istrajava više od četiri decenije, podrazumevajući sve veće (eksponencijalno) povećanje gustine pakovanja tranzistora, uz uporedno uvećanje računarske snage (moć izračunavanja u zadatokm vremenskom odsečku).

Kada je Krišna Palem prvi put 2002. obelodanio predlog čipova s pogreškom naišao je na sveopštu nevericu, niko se nije ni potrudio da ga podrži. Za četiri godine, međutim, on je sa svojim visokoškolcima uverljivo pokazao da su uporedivi s postojećim u obradi video zapisa u mobilnim telefonima. Posle stručnog predavanja prisutni nisu uočili nikakvu raziliku u kakvoći slike.

Da bi prikazali sliku i dočarali zvuk, prenosni računari, mobilni telefoni i slični elektronski uređaji i te kako troše baterijsku snagu; s probabilističkim čipovima trajanje se desetostruko uvećava, a da ugođaj korisnika nije nimalo ugrožen. Možete li tek zamisliti područja u kojima je na delu pristup s verovatnoćom, kao što su mašinsko učenje ili kriptografija. U takvim slučajevima koriste se algoritmi osmišljeni da brzo daju približne odgovore. Ukoliko istisnu programska rešenja koja su danas uobičajena, očekuje se i da brže rade i da manje troše struje.

Krišna Palem je spreman za sva tri izazova uveliko proveravajući novu vrstu mikročipova. Pokaže li se da je bio u pravu, ovaj tehnološki jeretik preobratiće se u tehnološkog pravovernika koga će drugi slediti. Probabilistički čipovi se očekuju već 2016. godine.