概率修剪技術讓芯片更快更小更節能

據美國物理學家組織網3月17日（北京時間）報道，一個國際科研小組使用“概率修剪技術”，將集成電路中很少使用的部分修剪后，使計算機芯片的性能提高了2倍，而能耗僅為以前的一半。
　　美國萊斯大學與新加坡南洋理工大學合作在新加坡設立的持續性與應用信息動力學研究所（旨在研發出更節約能源和降低成本的創新信息技術）和瑞士電子與微系統技術中心的科學家攜手開發了這項具有突破性的技術。
　　這種“概率修剪”技術的原理非常簡單：通過允許微處理器出錯來削減其對能源的需求。研究人員發現，他們可以通過正確地管理錯誤發生的可能性并通過限制哪些計算產生錯誤，來削減能源需求并提升芯片的性能。
　　持續性與應用信息動力學研究所負責人、美國萊斯大學計算機教授克里希納·帕萊姆說：“根據摩爾定律，芯片上的晶體管會越來越多。芯片上的高密度晶體管會導致許多背景‘噪聲’。為了補償，工程師會通過增加電路上的電壓來克服噪聲和保證計算的精確，因此，略減少計算精度能在一定程度上改進速度和節省能耗。”
　　該研究團隊使用“概率修剪”技術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：“最初的測試表明，修剪后電路的運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電路的一半。”
　　不過，這項技術的缺點是令處理器的計算精確度有所降低。帕萊姆認為，諸如聲音和影像解碼等實時處理所需要的精確度無須太高，但處理器是否省電及運算是否快速更為重要。帕萊姆說：“我們的研究表明，可以通過削減助聽設備、照相機和其他多媒體設備中使用的集成電路中不必要的部分，達到同時提升芯片性能和減少能耗的目的。”
　　電子和微系統技術中心的領導人克里斯蒂安·恩茲表示：“這樣做，集成電路的出錯率為8%，據我們所知，許多輔助觀看和助聽設備能容忍的出錯率為10%。”
　　帕萊姆表示，下一步我們將使用該技術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計出一款用于助聽設備的芯片，“概率修剪能制造出具有特定用途的集成電路，助聽設備配備了這種集成電路后，同一電池的使用時間將延長4倍到5倍”。
　　所謂概率修剪技術其實就是貫徹落實系統設計的容錯思想。好比每個勝任普通工作甚至堪當大用的人都有缺點毛病，允許其存在意味著能在更大程度上人盡其才。在發生各種軟硬件故障的情況下仍能繼續正確地完成指定任務，這種容錯技術也是提高計算機系統可靠性的有效方法。科學家們今天把它施用于芯片領域，既是一種獨辟蹊徑的探索，又是一種很有意義的提示——我們沒必要為著根本用不著的計算精度，而在性能、體積和能耗等方面做出犧牲。