Procesory będą się mylić. Już za 4 lata

Naukowcy z amerykańkiego Uniwersytetu Rice'a poinformowali, że udało im się przeprowadzić testy procesora, który do swojej pracy wykorzystuje rachunek prawdopodobieństwa. Dzięki temu może on zużywać nawet 30 razy mniej energii, niż standardowe procesory, bedąc przy tym od nich znacznie wydajniejszym.

W wykorzystywanych obecnie procesorach wszystkie operacje wykonywane z bardzo dużą dokładnością. Dzieje się tak nawet w sytuacji, gdy taka dokładność nie jest niezbędna do prawidłowej interpretacji wyników obliczeń. W związku z tym naukowcy wpadli na pomysł, aby stworzyć procesor, który będzie wykonywał obliczenia z mniejszą, jednak wciąż akceptowalną dla użytkownika, dokładnością. W tym celu wykorzystano rachunek prawdopodobieństwa.

Rachunek prawdopodobieństwa w procesorach - o co chodzi?

W testach przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu Rice'a wykorzystano układy PCMOS (probability-based complementary metal-oxide semiconductor). Ich działanie polega na odrzuceniu wartości logicznej typu boolean, i przyjęciu w zamian logiki probabilistycznej, czyli opartej na rachunku prawdopodobieństwa. Zatem wynikiem większości operacji wykonywanych przez procesor nie będzie konkretna wartość, ale wielkość najbardziej prawdopodobna w danym momencie i o ograniczonym stopniu dokładności. Oznacza to, że w niektórych przypadkach dane przekazywane przez jednostkę obliczeniową będą nie tylko mniej dokładne, ale mogą być również błędne.

Czy to w czymś przeszkadza?

Mogłoby się zatem wydawać, że takie niedokładne obliczenia będą miały negatywny wpływ na wynik przeprowadzanych operacji. I tak jest w istocie. W czym tkwi zatem haczyk? Wszystko sprowadza się do postrzegania świata przez ludzkie zmysły, w szczególności przez wzrok oraz słuch. Ten ostatni nie jest w stanie usłyszeć wszystkich dźwięków, tak więc nie ma konieczności odtwarzania przez urządzenia elektroniczne dźwięku w idealnej jakości i o idealnym odwzorowaniu. Również ludzki wzrok ma tendencję do ignorowania lub uzupełniania brakujących elementów obrazu bez zauważalnej straty jakości ich odbioru. Na tych właśnie zjawiskach bazują rozwiązania wykorzystujące rachunek prawdopodobieństwa.

Procesor oparty o układy PCMOS (źródło: Electronista.com)

Procesor oparty o układy PCMOS (źródło: Electronista.com)

Jaki z tego pożytek?

Procesor, wykonując pewne czynności tylko w określonym przedziale dokładności, nie musi poświęcać aż tyle czasu na ich zakończenie. Oznacza to, że w tym samym czasie jest on w stanie wykonać znacznie więcej operacji niż jego "dokładny" odpowiednik - i to sporo więcej. Przeprowadzone testy wykazały, że procesor wykorzystujący układy PCMOS jest nawet siedem razy szybszy (lub bardziej wydajny, jeśli spojrzeć na to od innej strony) od wykorzystywanych obecnie procesorów.

Kiedy na rynku?

Technologia wykorzystująca rachunek prawdopodobieństwa jest obecnie we wstępnej fazie badania. Jednak profesor Kriszna Palem, współpomysłodawca takiego rozwiązania, twierdzi, że komercyjne rozwiązania tego typu pojawią się na rynku już za około cztery lata.