Les erreurs améliorent certains circuits

La conception de circuits n'est généralement pas une place pour les erreurs. Mais de nouvelles recherches montrent que l'introduction d'une quantité contrôlée d'erreurs dans un circuit simple peut doubler sa vitesse tout en réduisant de moitié sa consommation d'énergie et sa taille.

Testeur d'erreur : Le chercheur de l'Université Rice, Avinash Lingamneni, teste des circuits prototypes sujets aux erreurs mais qui fonctionnent efficacement.

Les chercheurs à l'origine du travail utilisent la méthode de conception pour créer des appareils auditifs qui, espèrent-ils, auront une durée de vie des piles beaucoup plus longue. Les méthodes pourraient également améliorer l'efficacité d'autres circuits spécialisés utilisés dans les écrans et les caméras.

Des chercheurs dirigés par Paume de Krishna , professeur d'informatique à l'Université Rice, ont conçu un algorithme qui modifie la conception d'un circuit pour le rendre plus efficace, compte tenu d'un taux d'erreurs défini qui peut être toléré. Des chercheurs du laboratoire de Palem ont présenté les travaux la semaine dernière lors de la conférence DATE11 à Grenoble, en France.

Tenir compte d'un taux d'erreurs prédéterminé peut conduire à des gains d'efficacité importants sans baisse notable des performances. Tant que les erreurs sont introduites de manière contrôlée et que les parties les plus importantes d'une opération sont protégées contre les erreurs, de petites erreurs sont tolérables dans de nombreuses applications, par exemple dans le traitement du signal audio et graphique. Une seule erreur de calcul de ce type pourrait entraîner une distorsion infime et momentanée d'une image ou d'un son que la plupart des gens ne seraient pas en mesure de détecter.

Abaisser la tension qu'un circuit utilise afin de diminuer la consommation d'énergie introduira des erreurs. Lorsque la tension est inférieure, certaines parties d'un circuit fonctionnent plus lentement que les autres, ce qui entraîne des erreurs. Des informaticiens ont fabriqué des puces qui font varier la tension de différentes parties du circuit à la volée. Mais ces conceptions sont complexes et augmentent la taille d'une puce.

Vous pouvez penser à un circuit comme à un réseau de routes, dit Palem. Au fur et à mesure que l'information circule dans un circuit, certains chemins ont un trafic intense, d'autres pratiquement aucun. L'algorithme du groupe Rice analyse un circuit pour identifier les chemins qui peuvent être élagués, tout en n'introduisant que des erreurs tolérables. Nous avons parcouru des fichiers audio dans le circuit et recherché des zones d'activité élevée, moyenne et faible au cours d'une série d'essais de diagnostic, explique Palem.

Le groupe Rice a ensuite collaboré avec des chercheurs du Centre suisse d'électronique et de microtechnique pour fabriquer et tester les circuits élagués. Ils ont découvert que le nouveau circuit fonctionnait deux fois plus vite avec la moitié de l'énergie et avait une amplitude d'erreur de 8 %. Vous obtenez beaucoup plus en retour que vous ne donnez, dit Palem. Ce taux d'erreur se situe dans la fourchette de ce qui est tolérable pour les tâches perceptives telles que la vision et l'audition.

Les travaux antérieurs sur l'autorisation des erreurs dans la conception des circuits n'ont pas été aussi systématiques, dit Subhasish Mitra , professeur adjoint de génie électrique et d'informatique à l'Université de Stanford. Il note, cependant, que jusqu'à présent, le groupe Rice a prouvé la méthode de conception avec un circuit très simple. Mitra s'attend à ce que faire ce type de conception avec des systèmes plus complexes s'avérera un défi.

Par exemple, les chercheurs aimeraient prolonger la durée de vie de la batterie des ordinateurs portables ou des téléphones portables en utilisant ce type d'approche. Mais ces appareils possèdent des microprocesseurs complexes, constitués de nombreux circuits intégrés dans de nombreux cœurs. Lorsque vous construisez un système global, vous devez vous assurer que vous ajoutez de la valeur et que le système est robuste pour résister aux erreurs, dit Mitra.

Palem espère d'abord prouver le concept de circuit élagué dans un système simple : les blocs de traitement de signal numérique d'une aide auditive. Son groupe travaille avec des neuroscientifiques de l'Université technologique de Nanyang à Singapour qui modélisent l'audition humaine chez des sujets de test. Nous ne savons pas encore de quelles informations l'oreille se soucie, dit Palem. Dans environ six mois, les études en neurosciences seront terminées et le groupe de Palem fournira des informations sur la tolérance aux erreurs de l'oreille humaine dans le processus de conception du circuit. Nous espérons avoir un design d'ici la fin de l'année, dit-il.

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