Pierwszy procesor probabilistyczny
Lyric Semiconductor stworzyła wyjątkowy procesor probabilistyczny, który może zrewolucjonizować obliczenia statystyczne.
Niemal od samego początku rozwój komputerów i informatyki opiera się na cyfrowej logice binarnej. Wyjątki są bardzo nieliczne: słynny ENIAC działał w systemie dziesiętnym (ale też cyfrowym), w połowie XX wieku przez pewien czas korzystano z liczących maszyn analogowych. Te epizody są już jednak dawno zapomniane i dziś dominuje sztywna i jednoznaczna logika binarna. Nawet procesy i obliczenia analogowe, rachunek prawdopodobieństwa są dziś jedynie symulowane. Tak samo szum, dane losowe - są liczone przez dwójkowe algorytmy.
Być może już niedługo zamiast symulować, będzie można obliczenia statystyczne i rachunek prawdopodobieństwa wykonywać bezpośrednio. Powstała właśnie firma, Lyric Semiconductor, stworzyła procesor całkiem nowego typu: probabilistyczny. Stany na jego wejściach, wyjściach i bramkach reprezentują nie logiczne 0 i 1, ale ich prawdopodobieństwo. Binarne bramki logiczne zastąpione są tzw. bramkami bayesowskimi. Jak mówi pomysłodawca i założyciel firmy, Ben Vigoda, trzeba było zaczynać całkowicie od zera. Podstawą teoretyczną były jego badania przeprowadzone podczas pisania pracy doktorskiej. Opracowanie podstaw tworzenia takich układów scalonych trwało w tajemnicy od 2006 roku.
Pierwszy w pełni programowalny probabilistyczny procesor ma się pojawić za trzy lata, ale już teraz Lyric Semiconductor ma gotowy pierwszy produkt: chip dokonujący korekcji błędów. W porównaniu z wykonującym takie same funkcje układem binarnym, nowy układ jest 30 razy mniejszy i potrzebuje 12 razy mniej prądu. Chociaż jego działanie opiera się na całkowicie innych zasadach, będzie mógł być łączony ze zwykłą elektroniką, choć może być to pewnym wyzwaniem dla inżynierów.
Korekcja błędów jest powszechnie stosowana, więc pole zastosowań jest nieograniczone. W miarę wzrostu pamięci masowych i przepustowości łącza, rośnie ryzyko przekłamań, przypadkowych zmian bitów z zera na jedynkę, lub odwrotnie. Aby temu zapobiec stosuje się dane kontrolne, które pozwalają odtworzyć poprawną wartość. Do tego potrzebne są jednak spore, statystyczne obliczenia, które procesor Bena Vigody wykonuje sprawniej i szybciej.
Jeśli jego wartość potwierdzi się komercyjnie, bez wątpienia znajdzie się on w pamięciach masowych: twardych dyskach, układach pamięci flash, napędach optycznych, w elektronice systemów transmisyjnych: ruterów, modemów, kart sieciowych, itd.
W pełni programowalny procesor będzie nieoceniony w procesach szyfrowania i deszyfrowania, obróbce danych (np. odszumianie), procesach sztucznej inteligencji (rozpoznawanie obrazów, rozumienie mowy przez komputer). Proponowanie nowych znajomych na Facebooku, sugerowanie stron w wyszukiwarce, filtrowanie spamu w poczcie elektronicznej, rekomendacje produktów w sklepach internetowych - tu wszędzie wykonywane są obliczenia probabilistyczne. Nowy układ ma więc szansę zrewolucjonizować elektronikę.
Pojawiały się co prawda niedawno koncepcje procesorów odrzucających pełną jednoznaczność obliczeń i pozwalających na czynnik losowy podczas niektórych typów obliczeń, gdzie stuprocentowa dokładność nie jest konieczna (np. dekodowanie dźwięku i obrazu), ale w porównaniu z dziełem Vigody to były zaledwie ćwierćśrodki.
Prace nad powstaniem probablilistycznego układu częściowo finansowała DARPA (U.S. Defense Advanced Research Projects Agency - agencja badawcza Departamentu Obrony USA).
Artur Jurgawka
