Вероятностный чип перевернул мир вычислений отказом от двоичной логики
Базисные правила построения компьютеров, незыблемые вот уже более шестидесяти лет, пошатнулись. Новый процессор на физическом уровне оперирует не «единичками» и жёсткими нулями, а возможностями, что тот либо другой бит равен 0 либо 1. Двоичная логика уступила место иным правилам.
И это выясняется удачным методом вычислений в целом последовательности областей.
Юная американская компания Lyric Semiconductor первые четыре года по окончании создания трудилась «скрытно», а сейчас, в то время, когда ей имеется что продемонстрировать публике, вышла в свет, поразив мир первым вероятностным чипом. Процессор выстроен на базе очень необыкновенных логических вентилей, названных «байесовский NAND».
Диковинное прилагательное, характеризующее отличие этих схем от «легко NAND» (последний делает битовую операцию 2И-НЕ), отсылает к британскому математику XVIII века Томасу Байесу (Thomas Bayes). Само собой разумеется, Байес не помышлял, что его идеи когда-то будут пользуются спросом разработчиками процессоров, а просто сделал солидной вклад теорию возможностей (байесовская возможность, теорема Байеса).
Сейчас данный математический аппарат используется во многих приложениях, к примеру в байесовской фильтрации спама.
Описание работы нового процессора от Lyric (на снимке) неизменно вызывает в памяти квантовые компьютеры, но в этом случае о них речи не идёт (фото Lyric Semiconductor).
По большому счету говоря, вычисления возможностей намного более распространены, чем думается на поверхностный взор. Они включены в операции, каковые происходят при проверке банковской карты, они употребляются, в то время, когда вебмагазин предлагает клиенту дополнительные товары, они незаменимы и в то время, когда требуется спрогнозировать поведение денежного рынка.
Основатели Lyric Semiconductor Бен Вигода (Ben Vigoda), слева, и Дэвид Рейнольдс (David Reynolds) владеют обширным опытом работы в отрасли.
Полупроводниковые устройства, цифровые, аналоговые и кроме этого смешанные вычислительные совокупности – привычны им прекрасно (фото Lyric Semiconductor).
До сих пор для того чтобы рода задачи решались хорошими двоичными автомобилями, управляемыми соответствующим софтом. Перевод данных операций на более глубочайший физический уровень сулит большое ускорение приложений.
А это значит, что нужен процессор, в вентилях которого входные и выходные «биты» — это возможности (отражённые, к слову, уровнем электрического сигнала).
Определение возможности события, ранее потребовавшее развёрнутой программы, делаемой великой армией транзисторов, с новым чипом сводится к операции в одном либо нескольких вентилях. В них не только исходные сигналы — возможности, но и выходной – также.
Это возможность того, что две входные возможности совпадали по величине.
Работу над этим чипом Вигода начал много лет назад ещё в Массачусетском технологическом университете (MIT).
А компанию он создал на средства пентагоновского агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским проектам DARPA, которое выделило новатору $18 миллионов. Армейские рассчитывают, что вероятностные процессоры окажутся нужными в совокупностях машинного зрения и в комплексе противоракетной обороны.
Последний обязан скоро выделять атакующие боеголовки среди фальшивых целей и просто помех.Потому, что использование новой разработке очевидно выходит за рамки армейского, не страно, что Lyric взяла ещё $2 миллиона от частных инвесторов и венчурных компаний (фото Lyric Semiconductor).
Первый чип, созданный по новой разработке, назван LEC — Lyric error correction (он и продемонстрирован на снимках в материале). Это специальная схема, задача которой — исправление и выявление неточностей в твердотельной (флэш) памяти, другими словами поиск ячеек, в которых стоит 0 вместо 1 либо напротив.
В сегодняшних флэш-чипах при чтении данных ошибочным оказывается приблизительно один бит из тысячи. С таким недочётом справляются микрочипы коррекции.
Опираясь на неповторимый код, записываемый любой раз, в то время, когда сведенья поступают в память, они вычисляют контрольную сумму и определяют — какие конкретно биты были «перевёрнутыми».
В будущем для снижения и уплотнения памяти её стоимости производители полупроводниковых схем смогут пойти на допущение начального уровня неточностей в 1 бит на 100. С их исправлением будет непросто справляться микрочипам классической архитектуры.
Потребуется увеличивать их сложность и размер. Но такая задача легко идеально подходит вероятностному чипу.
Фактически, маленький LEC уже сейчас может «шутя» вылавливать неточности битов числом 1 на 100.
Эта карикатура наглядно демонстрирует (слева направо), как выглядят эти при записи во флэш-память, при считывании из неё и по окончании обработки процессором коррекции неточностей (иллюстрация Lyric Semiconductor).
LEC уже готов для лицензирования, и компания сохраняет надежду, что в течение двух лет такие схемы отыщут себе место в смартфонах и КПК. Но перед тем как новинка возьмёт массовое распространение, Lyric Semiconductor предстоит доказать надёжность и масштабируемость технологии.
А тем временем компания уже разрабатывает следующий продукт — GP5 — универсальный программируемый вероятностный процессор.
Согласно точки зрения разработчиков, он будет совершенным ассистентом в таких областях, как поисковые движки либо, например, совокупности расшифровки генома. Для этого чипа было нужно придумать не только новый вид вентилей и новую архитектуру, но кроме того новый язык программирования (PSBL — Probability Synthesis to Bayesian Logic, другими словами вероятностный синтез байесовской логики).
Код, написанный на PSBL, и будет запускаться на «родном» для него GP5.
Производительность этого процессора обязана на три порядка быть больше возможности хороших двоичных совокупностей с массовой архитектурой x86.
Кроме этого в тысячу раз будет меньше стоимость и мощность комплексов, нужных для исполнения определённого количества вычислений из вероятности и областей статистики. Другими словами в задачах для того чтобы замысла один чип от Lyric заменит тысячу хороших «камней».
сложности и Сравнение размеров строительных блоков простого цифрового процессора (слева) и вероятностного чипа (справа).
Внизу: сравнение размеров целых процессоров двух этих видов, с однообразными возможностями (фото Lyric Semiconductor).
Пресс-секретарь Lyric Мира Вильчек (Mira Wilczek) говорит: «Мы прекрасно знаем, почва усеяна трупами микропроцессорных стартапов, каковые ожидали, что их клиенты смогут программировать незнакомым им путём. Мы не просим отечественных клиентов делать это.
Мы планируем поставлять комплексные ответы для определённых рынков ».
Амбициозная компания, насчитывающая всего 30 сотрудников, считает, что сможет продемонстрировать первые живые образцы GP5 в 2013 году.
