Chip Informático “inexacto”, 15 Veces Más Eficiente Que La Tecnología Actual

chips de computadora inexactos

En términos de velocidad, consumo de energía y tamaño, los chips informáticos inexactos como este prototipo son unas 15 veces más eficientes que los microchips actuales.

Al permitir errores ocasionales, los chips de computadora prototipo “inexactos” son más eficientes que la tecnología actual, mejorando la eficiencia de energía y recursos.

Los investigadores han presentado un chip de computadora “inexacto” que desafía la búsqueda de 50 años de la industria de exactitud . El diseño mejora la eficiencia energética y de los recursos al permitir errores ocasionales. Los prototipos presentados esta semana en la Conferencia Internacional ACM sobre Fronteras de la Computación en Cagliari, Italia, son al menos 15 veces más eficientes que la tecnología actual.

La investigación, que obtuvo el premio al mejor artículo en la conferencia, fue realizada por expertos de la Universidad Rice en Houston, la Universidad Tecnológica Nanyang (NTU) de Singapur, el Centro de Electrónica y Microtecnología (CSEM) de Suiza y el Universidad de California, Berkeley .

“Es emocionante ver esta tecnología en un chip funcional que podemos medir y validar por primera vez”, dijo el líder del proyecto Krishna Palem, quien también se desempeña como director del Instituto Rice-NTU de Infodinámica Sostenible y Aplicada (ISAID). “Nuestro trabajo desde 2003 demostró que era posible obtener ganancias significativas y estoy encantado de que estos chips de trabajo hayan cumplido e incluso superado nuestras expectativas”.

ISAID está trabajando en asociación con CSEM para crear nueva tecnología que permitirá que los microchips inexactos de próxima generación utilicen una fracción de la electricidad de los microprocesadores actuales.

“El artículo recibió la evaluación de revisión por pares más alta de todas las presentaciones de Computing Frontiers este año”, dijo Paolo Faraboschi, copresidente del programa de la conferencia ACM Computing Frontiers y un distinguido tecnólogo de Hewlett Packard Laboratories. “La investigación sobre el cálculo aproximado coincide bien con la carta prospectiva de Computing Frontiers, y este trabajo abre la puerta a interesantes oportunidades de eficiencia energética al utilizar hardware inexacto junto con elementos de procesamiento tradicionales”.

los expertos revelan un chip inexacto supereficiente

Esta comparación muestra fotogramas producidos con software de procesamiento de video en elementos de procesamiento tradicionales (izquierda), hardware de procesamiento inexacto con un error relativo de 0.54 por ciento (centro) y con un error relativo de 7.58 por ciento (derecha). Los chips inexactos son más pequeños, más rápidos y consumen menos energía. El chip que produjo el fotograma con más errores (derecha) es aproximadamente 15 veces más eficiente en términos de velocidad, espacio y energía que el chip que produjo la imagen prístina (izquierda).

El concepto es engañosamente simple: reduzca el uso de energía al permitir que los componentes de procesamiento, como el hardware para sumar y multiplicar números, cometan algunos errores. Al gestionar inteligentemente la probabilidad de errores y limitar qué cálculos producen errores, los diseñadores han descubierto que pueden reducir simultáneamente la demanda de energía y aumentar drásticamente el rendimiento.

En sus pruebas iniciales simuladas en 2011, los investigadores demostraron que la poda de algunas secciones de microchips de diseño tradicional podría mejorar el rendimiento de tres maneras: las virutas podadas eran dos veces más rápidas, consumían la mitad de energía y tenían la mitad de tamaño. En el nuevo estudio, el equipo profundizó e implementó sus ideas en los elementos de procesamiento en un prototipo de chip de silicio.

“En las últimas pruebas, demostramos que la poda podía reducir la demanda de energía 3,5 veces con virutas que se desviaban del valor correcto en un promedio de 0,25 por ciento”, dijo el coautor del estudio Avinash Lingamneni, un estudiante graduado de Rice. “Cuando tomamos en cuenta las ganancias de tamaño y velocidad, estos chips eran 7,5 veces más eficientes que los chips normales. Los chips que obtuvieron respuestas incorrectas con una desviación mayor de alrededor del 8 por ciento fueron hasta 15 veces más eficientes “

El co-investigador del proyecto Christian Enz, quien lidera el brazo CSEM de la colaboración, dijo, “Los tipos particulares de aplicaciones pueden tolerar bastante error. Por ejemplo, el ojo humano tiene un mecanismo incorporado para la corrección de errores. Utilizamos sumadores inexactos para procesar imágenes y descubrimos que los errores relativos de hasta el 0,54 por ciento eran casi imperceptibles, y los errores relativos de hasta el 7,5 por ciento aún producían imágenes discernibles “.

Palem, el profesor de computación Ken y Audrey Kennedy en Rice, quien tiene un cargo conjunto en NTU, dijo que las aplicaciones iniciales probables para la tecnología de poda serán en procesadores de aplicaciones específicas, como microchips “integrados” para propósitos especiales como los que se usan audífonos, cámaras y otros dispositivos electrónicos.

El hardware inexacto también es un componente clave de la tableta educativa I-slate de ISAID. El I-slate de bajo costo está diseñado para aulas indias sin electricidad y con muy pocos maestros. Los funcionarios del distrito de Mahabubnagar de la India anunciaron planes en marzo para adoptar 50.000 pizarras I en las aulas de las escuelas intermedias y secundarias durante los próximos tres años.

El hardware y el contenido gráfico para I-slate se están desarrollando en conjunto. Se espera que los chips podados reduzcan los requisitos de energía a la mitad y permitan que el I-slate funcione con energía solar desde pequeños paneles similares a los que se usan en las calculadoras portátiles. Palem dijo que se esperan las primeras pizarras I y prototipos de audífonos que contengan chips podados para 2013.

Imágenes: Rice University

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