电脑运算的未来,模拟处理来解套

2012-09-10 09:40:27来源: wired

 

就定义上来说,电脑是一台可以用0和1的格式处理和储存资料的机器。不过现在美国国防部希望给电脑下一个全新的定义。

美国国防部透过美国国防部先进研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency,Darpa),资助一个叫做UPSIDE(智慧型资料探索的非传统讯号处理,Unconventional Processing of Signals for Intelligent Data Exploitation)的新计划。基本上,这个计划打算开发一个全新的电脑运算方法,而且不需要用到定义了我们已知的电脑运算的数位处理器。

这个计划的目的,是打造比现今的处理器更加高效节能的电脑晶片,不过这个新型晶片的缺点是准确度可能比较低。

Darpa认为现今的电脑已经逐渐走进死胡同,尤其是装载在无人驾驶飞机(drone)和直升机上的行动间谍相机(mobile spy camera)所用到的电脑,这些电脑需要进行大量的影像处理。Darpa的专案经理Daniel Hammerstrom是UPSIDE计划的幕后推手,他表示,目前电脑的问题不是出在资料处理,而是效能(power),而这个问题已经酝酿十年以上了。

Hammerstrom说:「过去10到15年间所发生的问题是,效能的规模无法继续扩大,所以计算的效率(efficiency)没有办法增加的很快。」摩尔定律提到,电脑处理效能每18个月就可以加倍,而且这个状态目前正持续中。但是电池的寿命赶不上这个速度。

Hammerstrom在1980年代的时候协助英特尔发展晶片,他希望UPSIDE晶片可以用一种全新的方法进行运算,因此他在寻找布林逻辑(boolean logic,利用晶片电晶体中的电压表示0或1)的替代方案。Hammerstrom希望晶片制造商,能够打造可以进行概率计算的类比处理器,这样就不用强迫电晶体进入绝对的0或1的状态,藉以节省能量。

Analog Devices Lyric Labs 团队的总经理Ben Vigoda表示,概率计算晶片(probabilistic computing chip)看起来好像是个新点子,离商业使用还有很多年的距离,不过事实并非完全如此。1950年代的时候就有类比电脑的存在,不过电晶体和数位处理器在这50年来表现亮眼的运算能力使得类比电脑相形失色。

Vigoda说:「现在刚从大学退休的人,应该还记得他们在念大学的时候用过类比电脑,但离我们上一次对所处情况提出质疑以来已经过了很久了。」

概率计算在过去十年中逐渐有所进展,而且现在Darpa计划将会进一步推动相关的研究。Vigoda说:「他们将新兴的科技带到众人目光之下。」

Darpa这个预计要花费54个月的计划分为两个阶段:第一个阶段中,公司会利用概率计算技术打造晶片;在第二个阶段中,他们会利用概率计算晶片打造行动影像系统。Hammerstrom预计这个系统的速度会比现在更快,而且高效节能的程度会更高。

这项计划最主要有两个好处:一个就是提供高效节能的运算,特别是用在那些不需要答案百分之百正确的领域中,像是影像显示(image rendering)等领域。

这就是美国莱斯大学(Rice university)的研究人员,在今年稍早的时候所进行的事,他们为了设计一款低功率的晶片,采用概率计算技术来解决节能的问题,虽然这样做的话计算结果有时候不那么精准。

打造新型晶片的另一个好处是,可以解决某些当今电脑科学领域中的尖端复杂资料处理问题。

Vigoda说:「美国有百分之几的电被我们用在伺服器场(server farm),而且我们只能做非常基本的机器学习,我们只能做非常非常简单的事,是因为我们没有足够的运算效能(compute power)去做复杂的事,解决办法之一就是设计可以进行机器学习的晶片。」

关键字:电脑运算  未来  模拟处理

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0910/article_16716.html
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