Неточный компьютерный чип

Цифровая электроника, по сравнению с аналоговой, очень точная область техники. Здесь операции происходят только в точных системах исчисления. Взять, к примеру, двоичный код, самый распространенный способ кодирования информации при использовании цифровых сигналов, вся информация в нем представлена в виде массива «0» и «1» и каких либо отклонений быть в принципе не может. Так было на протяжении полувека, с момента появления первых более-менее развитых цифровых устройств. Однако недавно группа исследователей решила в корне поломать догму безупречной цифровой точности.

Прототип «неточного» компьютерного чипа был недавно представлен на конференции ACM International Conference on Computing Frontiers, проходившей в Италии. Идея разработки в том, чтобы значительно снизить энергопотребление чипа, тем самым повысив экономичность всего устройства, за счет намеренного снижения точности некоторых групп вычислений (сложения и вычитания). То есть намеренно разрешить компьютеру выдавать некоторый установленный процент ложных ответов при произведении арифметических действий.

Казалось бы, зачем тогда вообще такой компьютер нужен, если он неправильно считает? Тут пользователю ПК никакая компьютерная помощь, даже высококвалифицированная не поможет. Но разработчики новой концепции «неточного» компьютерного чипа утверждают, что при снижении точности в разумных пределах и именно там, где это можно позволить сделать, реально добиться не только существенного снижения энергопотребления, но и ощутимого роста быстродействия. И если продумать все грамотно, то это практически не скажется на точности работы компьютера в целом.

Кроме этого, при проектировании нового компьютерного чипа можно будет отказаться от некоторых достаточно редко используемых цифровых цепей, что еще больше снизит энергопотребление и увеличит быстродействие. Проведенные до выставки исследования показали, что при разумном ограничении точности вычислений можно более чем в два раза повысить быстродействие и более чем наполовину уменьшить потребляемую чипом электрическую мощность. А один из соавторов проекта уточнил, что при снижении точности вычислений всего на 0,25% удается уменьшить энергопотребление в 3,5 раза, а увеличение отклонений на 8 %  приведет к увеличению общей эффективности микрочипа в 15 раз.

Такой подход к вычислениям не такая уж и новинка – природа давно уже использует подобные неточности. Что-то подобное происходит в человеческом глазу. Благодаря механизму коррекции ошибок, в котором задействован головной мозг, человеку необязательно очень точно рассматривать картинку или текст, вникая в мельчайшие детали. Мозг, доставая из своих глубин «записанные» образы, интерполирует все неточности в достаточно конкретную и точную информацию.

Использовать «неточный чип» планируется в новых планшетных ПК, которые будут разрабатываться уже в этом году. На рынок их планируется вывести в начале 2013 года.