ORBGRAND チップが記録を破り、データ伝送の電力を節約 – 類似製品の 1~10% のみ

オーブグランドチップ

ORBGRAND チップは、MIT チームによって開発された新しいデコード チップです。 26 年 2023 月 XNUMX 日、進行中の国際固体回路会議で、MIT の科学者チームは、新しいデコーダ チップである ORBGRAND を開発したと発表しました。

発表によると、ORBGRAND チップは、以前に MIT によって開発されたユニバーサル デコーディング アルゴリズムを使用しています。 エンコードされた信号を解読できます。 そのデータのデコードは従来の技術よりも高速でシンプルですが、同様のハードウェアと比較すると、その消費電力はわずか 1% から 10% です。 このように理解することもできます。このチップのパフォーマンスは、他のチップよりも 10 倍から 100 倍高いです。 このチップは、VR や 5G など、より多くの電力が必要な分野で広く使用できます。

NEC 理学部ソフトウェア科学工学教授であり、電気工学およびコンピュータ サイエンス学部の教授であり、新しいチップを紹介する論文の共著者であるムリエル メダール氏は、このチップについて次のように説明しています。

1 ビットあたり 1 ピコジュールのデコードの壁を破ったのはこれが初めてです。 これはおおよそ、システム内で XNUMX ビットを転送するのに必要なエネルギー量です。 これは重要なシンボリックしきい値ですが、受信機のバランスも変化させます。エネルギーの観点からは、これが最も緊急の部分である可能性があります。これをデコーダから他の部分に転送することができます。

ミュリエル・メダール

Médard の他に、この論文の共著者には、ボストン大学の大学院生である Arslan Riaz も含まれています。 Rabia Tugce Yazicigil、ボストン大学の電気およびコンピューター工学の助教授。 メイヌース大学のハミルトン研究所の元所長であり、ノースイースタン大学の現在の教授であるケン R. ダフィー、および MIT、ボストン大学、メイヌース大学の他の学者。

データ送信機の仕組みを知っていれば、ORBGRAND チップの重要性を理解するのに役立ちます。 データは通常、ビット (0 または 1) の形式で送信されます。 データの送信者は、データをエンコードし、データの末尾にエラー修正コードを追加する必要があります。 エラー訂正コードは、0 と 1 で構成される冗長な文字列です。 これは、ハッシュ検証に必要な情報と見なすことができます。 この情報文字列は通常、特定のコードブックに保存されます。 受信側のデコード アルゴリズムは、まさにこの特殊なコード用に設計された検証スキームです。 特定のコードブックとハッシュ構造により、混乱している可能性のある元の情報を取得します。 通常、各アルゴリズムは特定のコードに基づいています。 当然のことながら、ほとんどのアルゴリズムには専用のハードウェアが必要です。 したがって、ハードウェア デバイスは通常、さまざまなデータをデコードするために多くのチップを必要とします。

発表の前に、研究者は普遍的な デコードアルゴリズム GRAND (Guessing Random Additive Noise Decoding) と呼ばれ、あらゆるコードをクラックできます。 その背後にある原理は、情報伝送に影響を与えるノイズを推測し、受信データからノイズを直接除去することです。 次に、コードブックの残りの内容を確認します。 一連のノイズ パターンを出現順に推測します。

実際、受信したデータには通常、ソフト情報とも呼ばれる信頼できる情報が含まれています。 これは、デコーダーがどの部分が正しくないかを識別するのに役立ちます。

そのため、新しいデコード チップは ORBGRAND (Ordered Reliability Bits GRAND) と呼ばれています。 ORBGRAND チップは、このソフト情報を使用して、各ビットのエラーの確率に従ってデータを並べ替えることができます。 ただし、これは個々のビットをソートするほど単純ではありません。 最も信頼性の低い部分のエラーが最も明白かもしれませんが、信頼性の低い 3 番目と 4 番目の部分を合わせたエラーは、7 番目の部分と同じである可能性があります。 ORBGRAND Decoder は、ここで新しい統計モデルを使用します。これは、複数のビットを一緒にすると単一のビットと同じエラー率になる可能性があるため、この方法でビットを並べ替えることができます。

あなたの車が動かない場合、ソフトな情報はおそらくバッテリーであると教えてくれるかもしれません。 しかし、バッテリーだけではない場合は、バッテリーとオルタネーターが一緒になって問題を引き起こしている可能性があります。 これは、理性的な人がトラブルシューティングを行う方法です。実際には、これら XNUMX つのことが一緒になってから、可能性がはるかに低いものにリストを下げることができます。

Médard

チームは、このデコード方法が従来のデコーダーよりも効率的であると考えています。 一般に、従来のデコーダはコード構造のみに焦点を当てており、通常は最悪の場合に備えて設計されています。

「従来のデコーダーでは、車の設計図を取り出して、すべての部品を調べていました。 問題を見つけることはできますが、それには長い時間がかかり、非常にイライラするでしょう」と Médard 氏は説明します。

論文によると、ORBGRAND チップは、キーコードが見つかる限りソートを停止します。 これは通常、非常に高速です。 さらに、チップは並列化されたロジックを使用して複数のノイズ パターンを同時に生成およびテストし、そのような重要なコードをより迅速に検出します。

他のチップと比較して、ORBGRAND デコーダーは、最大精度でデコードする場合、ビットあたりわずか 0.76 ピコジュールしか消費しないことがわかりました。 これは、以前のパフォーマンス/エネルギー記録を打ち破りました。 これは、オーブグランドのエネルギー消費量が、他の機器と比較して、わずかXNUMX分のXNUMXまたはXNUMX分のXNUMXであることを意味します。

ほぼすべてのチップ開発者が、消費電力を削減するために最善を尽くしています。 これは間違いなく最大の課題の XNUMX つです。 ORBGRAND を使用すると、ノイズ シーケンスを生成するエネルギー効率が非常に高くなるため、コード ブックのコード ワードをチェックするなど、研究者がこれまで注目していなかった他のプロセスにほとんどの労力が費やされます。

「今、このチェック プロセスは、車の電源を入れて機能するかどうかを確認するようなもので、最も難しい部分です。 そのため、より効率的な方法を見つける必要があります」と彼女は言います。

チームは、ORBGRAND Decoder チップの効率を活用できるように、送信の変調を変更する新しい方法を模索し続けています。

組み込みハードウェアの中国メーカーとして スマートミラー、Vercon Technology はエンジニアリング文化を発展させています。 当社のエンジニアには、最新の技術革新を探求することをお勧めします。 2023年には、製品の消費電力性能をさらに向上させます。

全体として、ORBGRAND チップの開発は、仮想現実、5G ネットワーク、モノのインターネット (IoT) デバイスなど、低電力のデコードを必要とするさまざまな分野に大きな影響を与えます。 最小限のエネルギー使用量で信号を迅速にデコードする機能があります。 これにより、バッテリ寿命が長くなり、デバイスをより効率的に動作させることができます。 さらに、このユニバーサル デコーディング アルゴリズムの開発により、ハードウェア設計が簡素化される可能性があります。 さらに、さまざまな種類のデータに特化したデコード チップの製造に関連するコストが削減されます。

ORBGRAND チップはまだ研究段階にあることに注意してください。 おそらく、チームは市場でそれらを販売するためにより多くの時間を必要としています. ただし、これは復号化の分野における刺激的な進歩です。 このチップは、将来的に幅広い産業を変革する可能性を秘めています。