概率修剪技術(shù)讓芯片更快更小更節(jié)能

據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月17日（北京時(shí)間）報(bào)道，一個(gè)國(guó)際科研小組使用“概率修剪技術(shù)”，將集成電路中很少使用的部分修剪后，使計(jì)算機(jī)芯片的性能提高了2倍，而能耗僅為以前的一半。
　　美國(guó)萊斯大學(xué)與新加坡南洋理工大學(xué)合作在新加坡設(shè)立的持續(xù)性與應(yīng)用信息動(dòng)力學(xué)研究所（旨在研發(fā)出更節(jié)約能源和降低成本的創(chuàng)新信息技術(shù)）和瑞士電子與微系統(tǒng)技術(shù)中心的科學(xué)家攜手開(kāi)發(fā)了這項(xiàng)具有突破性的技術(shù)。
　　這種“概率修剪”技術(shù)的原理非常簡(jiǎn)單：通過(guò)允許微處理器出錯(cuò)來(lái)削減其對(duì)能源的需求。研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以通過(guò)正確地管理錯(cuò)誤發(fā)生的可能性并通過(guò)限制哪些計(jì)算產(chǎn)生錯(cuò)誤，來(lái)削減能源需求并提升芯片的性能。
　　持續(xù)性與應(yīng)用信息動(dòng)力學(xué)研究所負(fù)責(zé)人、美國(guó)萊斯大學(xué)計(jì)算機(jī)教授克里希納·帕萊姆說(shuō)：“根據(jù)摩爾定律，芯片上的晶體管會(huì)越來(lái)越多。芯片上的高密度晶體管會(huì)導(dǎo)致許多背景‘噪聲’。為了補(bǔ)償，工程師會(huì)通過(guò)增加電路上的電壓來(lái)克服噪聲和保證計(jì)算的精確，因此，略減少計(jì)算精度能在一定程度上改進(jìn)速度和節(jié)省能耗。”
　　該研究團(tuán)隊(duì)使用“概率修剪”技術(shù)將集成電路上很少使用的部分剪切掉，制造出了新的芯片模型。研究人員表示：“最初的測(cè)試表明，修剪后電路的運(yùn)行速度至少是以前電路的2倍，能耗是以前的一半，而其占用的空間僅為傳統(tǒng)電路的一半。”
　　不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是令處理器的計(jì)算精確度有所降低。帕萊姆認(rèn)為，諸如聲音和影像解碼等實(shí)時(shí)處理所需要的精確度無(wú)須太高，但處理器是否省電及運(yùn)算是否快速更為重要。帕萊姆說(shuō)：“我們的研究表明，可以通過(guò)削減助聽(tīng)設(shè)備、照相機(jī)和其他多媒體設(shè)備中使用的集成電路中不必要的部分，達(dá)到同時(shí)提升芯片性能和減少能耗的目的。”
　　電子和微系統(tǒng)技術(shù)中心的領(lǐng)導(dǎo)人克里斯蒂安·恩茲表示：“這樣做，集成電路的出錯(cuò)率為8%，據(jù)我們所知，許多輔助觀看和助聽(tīng)設(shè)備能容忍的出錯(cuò)率為10%。”
　　帕萊姆表示，下一步我們將使用該技術(shù)制造出完整而具有特定用途的芯片，并希望今年夏天之前設(shè)計(jì)出一款用于助聽(tīng)設(shè)備的芯片，“概率修剪能制造出具有特定用途的集成電路，助聽(tīng)設(shè)備配備了這種集成電路后，同一電池的使用時(shí)間將延長(zhǎng)4倍到5倍”。
　　所謂概率修剪技術(shù)其實(shí)就是貫徹落實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的容錯(cuò)思想。好比每個(gè)勝任普通工作甚至堪當(dāng)大用的人都有缺點(diǎn)毛病，允許其存在意味著能在更大程度上人盡其才。在發(fā)生各種軟硬件故障的情況下仍能繼續(xù)正確地完成指定任務(wù)，這種容錯(cuò)技術(shù)也是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的有效方法。科學(xué)家們今天把它施用于芯片領(lǐng)域，既是一種獨(dú)辟蹊徑的探索，又是一種很有意義的提示——我們沒(méi)必要為著根本用不著的計(jì)算精度，而在性能、體積和能耗等方面做出犧牲。