Микрочипы PCMOS работают на собственных ошибках

Часто приходится встречаться с неприятной ситуацией, когда компьютеру требуются точные данные, а любое приближение он воспринимает как ошибку. Над этой проблемой работают сотрудники Университета Райса и сингапурского Технологического университета Наньян (НТУ). Совместными усилиями они разрабатывают компьютерную технологию, основанную на случайных погрешностях, – революционную методику, построенную на неточности.

Двойные вероятностные КМОП, или PCMOS, использованы при создании микрочипа, потребляющего в 30 раз меньше энергии, чем наиболее передовые современные технологии, и при этом работающего в 7 раз быстрее. 8-12 февраля в Сан-Франциско проходит Международная конференция по полупроводниковым схемам, на которой исследовательская группа представила свои разработки, продемонстрировав, как вероятностная логика позволяет снизить энергозатраты. Кроме того, PCMOS используют ту же самую комплементарную логику на транзисторах металл-оксид-полупроводник, или CMOS, на которой построены уже существующие микрочипы, то есть для производства PCMOS не придется покупать дополнительное оборудование. Впрочем, на этом их сходство заканчивается. По словам профессора Университета Райса Кришны Палема (Krishna Palem) и его докторанта Лакшми Чакрапани (Lakshmi Chakrapani), разработчики отказались от традиционной булевой логики, заменив ее вероятностным подходом.

"Мы считаем выдающимся достижением переход от булевой логики к вероятностному подходу. Если учесть энергетические и скоростные преимущества PCMOS, становится понятным его значение для будущего науки, поскольку физика уже достигла той стадии развития, когда можно сказать: будущее транзисторной логики – за вероятностными методами", – заявил сотрудник компании Intel, руководитель Лаборатории микропроцессорных технологий компании Шехар Боркар (Shekhar Borkar).

По мере того как кремниевые транзисторы увеличиваются в размерах, их шум возрастает, что заставляет инженеров повышать их рабочее напряжение, чтобы обеспечивать точность вычислений, то есть делать их все более энергоемкими. Фундаментальное отличие PCMOS, как утверждает Кришна Палем, заключается в том, что они "работают при значительно более низком напряжении и обрабатывают ошибки вычисления и погрешности при помощи вероятностной логики".

В будущем команда Райса и НТУ надеется продолжить работу по подтверждению концепции, проведя ряд тестов для микрочипов сотовых телефонов, видеокарт и медицинских имплантантов. Так, в приложениях для потокового видео на маленьком экране мобильного телефона, учитывая особенности человеческого восприятия, "возможно достичь столь же высокого качества и с приближенными вычислениями".

Кришна Палем, руководящий центром VISEN при Университете Райса, сообщил: "Мы стремимся к созданию экологичной технологии и работаем над применением PCMOS там, где они покажут такие же или лучшие результаты, чем существующая технология, но затратят при этом в несколько раз меньше энергии". Кто сказал, что вычислительная техника и неточности несовместимы?