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La puce ORBGRAND
La puce ORBGRAND est une nouvelle puce de décodage développée par une équipe du MIT. Le 26 février 2023, lors de la Conférence internationale sur les circuits à semi-conducteurs en cours, une équipe de scientifiques du MIT a annoncé avoir développé une nouvelle puce de décodage - ORBGRAND.
Selon l'annonce, la puce ORBGRAND utilise l'algorithme de décodage universel développé précédemment par le MIT. Il peut déchiffrer n'importe quel signal codé. Son décodage de données est plus rapide et plus simple que la technologie traditionnelle, mais par rapport à un matériel similaire, sa consommation d'énergie n'est que de 1 % à 10 %. On peut aussi le comprendre ainsi : les performances de la puce sont 10 à 100 fois supérieures aux autres. La puce peut être largement utilisée dans les domaines nécessitant plus de puissance comme la VR et la 5G.
Muriel Médard, professeure de science et d'ingénierie logicielles à la School of Science NEC, professeure au Département de génie électrique et d'informatique et co-auteur d'un article présentant la nouvelle puce, a décrit la puce comme suit :
C'est la première fois que quelqu'un franchit la barrière de décodage de 1 picojoule par bit. C'est à peu près la quantité d'énergie nécessaire pour transférer 1 bit dans un système. C'est un seuil symbolique important, mais cela modifie aussi l'équilibre du récepteur, et d'un point de vue énergétique, c'est peut-être la partie la plus urgente, on peut la transférer du décodeur vers d'autres parties.
Muriel Médard
Outre Médard, les co-auteurs de l'article incluent également Arslan Riaz, un étudiant diplômé de l'Université de Boston ; Rabia Tugce Yazicigil, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'Université de Boston ; Ken R. Duffy, ancien directeur de l'Institut Hamilton de l'Université Maynooth et professeur actuel à l'Université Northeastern, et d'autres universitaires du MIT, de l'Université de Boston et de l'Université Maynooth.
Il sera utile de comprendre l'importance de la puce ORBGRAND si nous savons comment les transmetteurs de données. Les données sont généralement transmises sous forme de bits (0 ou 1). Un expéditeur de données doit coder les données et ajouter des codes de correction d'erreur à la fin des données. Le code de correction d'erreur est une chaîne redondante composée de 0 et de 1. Il peut être considéré comme l'information nécessaire pour la vérification du hachage. Cette chaîne d'informations est généralement enregistrée dans un livre de codes spécifique. L'algorithme de décodage à la réception est un schéma de vérification conçu pour ce code spécial. Il récupère les informations d'origine qui peuvent avoir été confondues à travers le livre de codes spécifique et la structure de hachage. Habituellement, chaque algorithme est basé sur un code spécifique. Naturellement, la plupart des algorithmes nécessitent un matériel dédié. Par conséquent, un périphérique matériel nécessite généralement de nombreuses puces pour décoder différentes données.
Avant l'annonce, les chercheurs ont démontré un universel algorithme de décodage appelé GRAND (Guessing Random Additive Noise Decoding) qui peut déchiffrer n'importe quel code. Le principe sous-jacent est de deviner le bruit qui affecte la transmission des informations, puis d'éliminer directement le bruit des données reçues. Vérifiez ensuite le contenu restant dans le livre de codes. Il devine une série de modèles de bruit dans l'ordre de leur apparition possible.
En fait, les données que nous recevons contiennent généralement des informations fiables, également appelées informations douces. Cela peut aider le décodeur à identifier les pièces incorrectes.
C'est pourquoi la nouvelle puce de décodage s'appelle ORBGRAND (Ordered Reliability Bits GRAND). La puce ORBGRAND peut utiliser ces informations logicielles pour trier les données en fonction de la probabilité d'erreurs dans chaque bit. Cependant, ce n'est pas aussi simple que de trier des bits individuels. Les erreurs dans la partie la moins fiable peuvent être les plus évidentes, mais les erreurs dans les 3ème et 4ème parties non fiables additionnées peuvent être les mêmes que dans la 7ème partie. Le décodeur ORBGRAND utilise ici un nouveau modèle statistique, qui peut trier les bits de cette manière, car plusieurs bits ensemble peuvent avoir le même taux d'erreur qu'un seul bit.
Si votre voiture ne fonctionne pas, des informations informelles pourraient vous indiquer qu'il s'agit probablement de la batterie. Mais si ce n'est pas la batterie seule, c'est peut-être la batterie et l'alternateur qui sont à l'origine du problème. C'est ainsi qu'une personne rationnelle dépannerait - vous diriez que cela pourrait en fait être ces deux choses ensemble avant de descendre dans la liste à quelque chose qui est beaucoup moins probable.
Médard
L'équipe pense que cette méthode de décodage est plus efficace que les décodeurs conventionnels. Généralement, les décodeurs conventionnels se concentrent uniquement sur la structure du code, qui est généralement conçue pour le pire des cas.
« Avec un décodeur traditionnel, vous extrayez le plan de la voiture et examinez chaque pièce. Vous trouverez le problème, mais cela vous prendra beaucoup de temps et vous serez très frustré », explique Médard.
Selon le journal, la puce ORBGRAND arrêtera de trier tant qu'un code clé sera trouvé. C'est généralement très rapide. De plus, la puce utilise une logique parallélisée pour générer et tester simultanément plusieurs modèles de bruit afin de trouver plus rapidement ces codes critiques.
Comparé à d'autres puces, ils ont constaté que le décodeur ORBGRAND ne consommait que 0.76 picojoules par bit lors du décodage avec une précision maximale. Cela a battu les précédents records de performance/énergie. Cela signifie que la consommation d'énergie d'ORBGRAND, par rapport à d'autres équipements, n'est que d'un dixième voire d'un centième.
Presque tous les développeurs de puces font de leur mieux pour réduire la consommation d'énergie. C'est absolument l'un des plus grands défis. Avec ORBGRAND, la génération de séquences de bruit est désormais si économe en énergie que d'autres processus sur lesquels les chercheurs ne s'étaient pas concentrés auparavant, comme la vérification du mot de code dans un livre de codes, consomment la majeure partie de l'effort.
"Maintenant, ce processus de vérification, qui revient à allumer la voiture pour voir si elle fonctionne, est la partie la plus difficile. Nous devons donc trouver des moyens plus efficaces de le faire », dit-elle.
L'équipe continue d'explorer de nouvelles façons de modifier la modulation des transmissions afin de tirer parti de l'efficacité de la puce du décodeur ORBGRAND.
En tant que fabricant chinois de matériel embarqué Miroir intelligent, Vercon Technology développe une Culture Ingénierie. Nous encourageons nos ingénieurs à explorer les dernières innovations technologiques. En 2023, nous améliorerons encore les performances de consommation d'énergie de nos produits.
Dans l'ensemble, le développement de la puce ORBGRAND a des implications importantes pour une gamme de domaines qui nécessitent un décodage à faible puissance, notamment la réalité virtuelle, les réseaux 5G et les appareils Internet des objets (IoT). Il a la capacité de décoder les signaux rapidement avec une consommation d'énergie minimale. Cela permettra aux appareils de fonctionner plus efficacement avec une durée de vie de la batterie plus longue. De plus, ce développement d'un algorithme de décodage universel a le potentiel de simplifier la conception du matériel. De plus, cela réduit les coûts associés à la production de puces de décodage spécialisées pour différents types de données.
Il est à noter que la puce ORBGRAND est encore en phase de recherche. Peut-être que l'équipe a besoin de plus de temps pour les vendre sur le marché. Cependant, c'est une avancée passionnante dans le domaine du décodage. La puce a le potentiel de transformer un large éventail d'industries à l'avenir.
