USA vill bygga sannolikhetsprocessor

Det går inte längre att krama mer beräkningskraft ur digitala processorer och hålla strömförbrukningen på en rimlig nivå för mobilt bruk. USA:s forskningsinstitut Darpa tror att en analog processor byggd på nanokomponenter kan vara lösningen.

Processorer som gör analoga sannolikhetskalkyler – det ska bli Darpas nya verktyg för bildbehandling. Sådana borde enligt Darpa kunna vara betydligt effektsnålare än konventionell digital logik.

Darpa sparkar igång ett 54-månadersprojekt som ska resultera i hårdvara för mobilt bruk.

Upside heter projektet – Unconventional Processing of Signals for Intelligent Data Exploitation. Det som främst lockar är ökad batteritid för mobila system som används för exempelvis spaning och målföljning.

Upside-processorer jobbar inte med diskreta ettor och nollor utan med analoga nivåer som representerar sannolikheter.

– Digitala processorer klarar inte av försvarets krav längre, säger projektledaren Daniel Hammerstrom, som var kretskonstruktör på Intel på 80-talet.

Inferens – härledning av sannolikheter – är den grundläggande beräkningsmetoden. Den utförs av en stor uppsättning parallellt aktiva likadana komponenter i nanoskala, som kan ”självorganisera sig och anpassa sig till indata” skriver Darpa.

Tekniken kan användas för att exempelvis bestämma vilket föremål som en viss sensoravläsning troligen indikerar. Sannolikhetsinferensen sker i en process som beskrivs som en form av energiminimering.

– Darpa hoppas att tekniken inte bara ger snabbare bild- och videoanalys, utan också lämpar sig väl för att skalas vidare ner till allt mindre plattformar, säger Daniel Hammerstrom.

I steg ett av Upsideprojektet ska beräkningsmodeller utvecklas och tillämpas på bildbehandling, och så ska lämpliga prestandamått och demonstrationer tas fram.

I steg två ska tekniken implementeras i mixed-signal-CMOS och i steg 3 i nanoteknik av något slag som inte bygger på CMOS.

– Att använda fysik för att utföra beräkningar är ingen ny idé i sig. Men den har aldrig realiserats fullt ut, säger Daniel Hammerstrom.

Anledningen till att detta projekt kan genomföras idag är att flera teknikområden håller på att mogna, som bildalgoritmer, användandet av sannolikhetsinferens för sensorbehandling och teknik för att bygga sofistikerade nanokomponenter.