Një çip për të ardhmen

Një çip i ri silikoni mund të deshifrojë çdo kod që korrigjon gabimet përmes përdorimit të një algoritmi të ri të njohur si Guessing Random Additive Noise Decoding (GRAND).

 

Çipi i ri eliminon nevojën për pajisje speciale të deshifrimit, mund të rrisë efikasitetin e sistemeve të lojërave, rrjeteve 5G, internetit dhe më shumë.

Çdo pjesë e të dhënave që “udhëton” përmes internetit – nga paragrafët në një email tek grafika 3D në një mjedis të realitetit virtual – mund të ndryshohet nga zhurma që has gjatë rrugës, siç është ndërhyrja elektromagnetike nga një mikrovalë ose pajisje Bluetooth. Të dhënat janë të koduara në mënyrë që kur të arrijnë në destinacionin e tyre, një algoritëm dekodimi mund të zhbëjë efektet negative të asaj zhurme dhe të tërheqë të dhënat origjinale.

 

Që nga vitet 1950, shumica e kodeve të korrigjimit të gabimeve dhe algoritmeve të deshifrimit janë krijuar së bashku. Secili kod kishte një strukturë që korrespondonte me një algoritëm të veçantë, shumë kompleks të deshifrimit, i cili shpesh kërkonte përdorimin e pajisjeve të dedikuara.

 

Hulumtuesit në MIT, Universiteti i Bostonit dhe Universiteti Maynooth në Irlandë tani kanë krijuar çipin e parë të silikonit që është në gjendje të deshifrojë çdo kod, pavarësisht nga struktura e tij, me saktësi maksimale, duke përdorur një algoritëm universal të dekodimit të quajtur Guessing Random Additive Noise Decoding (GRAND).Duke eleminuar nevojën për deshifrues të shumtë, kompleks të llogaritshëm, GRAND mundëson rritjen e efikasitetit që mund të ketë aplikime në realitetin e shtuar dhe virtual, lojërat, rrjetet 5G dhe pajisjet e lidhura që mbështeten në përpunimin e një vëllimi të madh të të dhënave me vonesë minimale.

Hulumtimi në MIT udhëhiqet nga Muriel Médard, profesori Cecil H. dhe Ida Green në Departamentin e Inxhinierisë Elektrike dhe Shkencave Kompjuterike, dhe  bashkë-autor Amit Solomon dhe Wei Ann, të dy studentë të diplomuar në MIT; Rabia Tugce Yazicigil, asistente profesore e inxhinierisë elektrike dhe kompjuterike në Universitetin e Bostonit; Arslan Riaz dhe Vaibhav Bansal, të dy studentë të diplomuar në Universitetin e Bostonit; Ken R. Duffy, drejtor i Institutit Hamilton në Universitetin Kombëtar të Irlandës në Maynooth; dhe Kevin Galligan, një student i diplomuar në Maynooth. Hulumtimi do të paraqitet në Konferencën Evropiane të Kërkimit dhe Qarqeve të Pajisjeve gjysmëpërçuese javën e ardhshme.

Përqendrohuni në zhurmën

Një mënyrë për të menduar për këto kode është si hashkod  i tepërt (në këtë rast, një seri 1s dhe 0s) të shtuar në fund të të dhënave origjinale. Rregullat për krijimin e atij hashkodi ruhen në një libër kodesh specifik.

Ndërsa të dhënat e koduara udhëtojnë mbi një rrjet, ato ndikohen nga zhurma, ose energjia që prish sinjalin, i cili shpesh gjenerohet nga pajisje të tjera elektronike. Kur ato të dhëna të koduara dhe zhurma që i prek arrijnë në destinacionin e tyre, algoritmi i deshifrimit konsulton librin e kodit dhe përdor strukturën e hashkod -it për të gjetur se çfarë është informacioni i ruajtur.

Në vend të kësaj, GRAND punon duke menduar zhurmën që ndikoi në mesazh dhe përdor modelin e zhurmës për të nxjerrë informacionin origjinal. GRAND gjeneron një seri sekuencash të zhurmës sipas rendit që ka të ngjarë të ndodhin, i heq ato nga të dhënat e marra dhe kontrollon nëse fjala kodike që rezulton është në një libër kodesh.

Ndërsa zhurma duket e rastësishme në natyrë, ajo ka një strukturë probabiliste që lejon algoritmin të marrë me mend se çfarë mund të jetë.

“Në një farë mënyre, është e ngjashme me zgjidhjen e problemeve. Nëse dikush sjell makinën e tij në dyqan, mekaniku nuk fillon duke e hartuar të gjithë makinën në skicat. Në vend të kësaj, ata fillojnë duke pyetur: ‘Cila është gjëja më e mundshme për të shkuar keq?’ Ndoshta ka nevojë vetëm për gaz. Nëse kjo nuk funksionon, çfarë do të ndodhë më pas? Ndoshta bateria ka mbaruar? ” Thotë Médard.

Hardware i ri

Çipi GRAND përdor një strukturë me tre nivele, duke filluar me zgjidhjet më të thjeshta të mundshme në fazën e parë dhe duke punuar deri në modelet më të gjata dhe më komplekse të zhurmës në dy fazat pasuese. Çdo fazë funksionon në mënyrë të pavarur, gjë që rrit xhiron e rrjetit dhe kursen energji.

Pajisja është projektuar gjithashtu për të kaluar pa probleme midis dy librave të kodit. Ajo përmban dy çipe të kujtesës me qasje të rastësishme, njëra që mund të zberthej fjalët e koduara, ndërsa tjetra ngarkon një libër kodesh të ri dhe më pas kalon në deshifrim pa ndonjë ndërprerje.

Studiuesit testuan çipin GRAND dhe zbuluan se ai mund të deshifrojë në mënyrë efektive çdo kod të moderuar deri në 128 bit në gjatësi, me vetëm një mikrosekond vonesë.

Médard dhe bashkëpunëtorët e saj kishin demonstruar më parë suksesin e algoritmit, por kjo punë e re tregon efektivitetin dhe efikasitetin e GRAND në harduer për herë të parë.

 

Zhvillimi i pajisjeve për algoritmin e ri të dekodimit kërkoi që studiuesit së pari të hidhnin mënjanë nocionet e tyre të paramenduara, thotë Médard.

 

“Ne nuk mund të dilnim dhe të ripërdorim gjërat që ishin bërë tashmë Ne duhej të mendonim vërtet për çdo “përbërës” të vetëm nga e para. Ishte një udhëtim rishqyrtimi. “thotë ajo.

Një çip për të ardhmen

Meqenëse GRAND përdor vetëm libra kodesh për verifikim, çipi jo vetëm që punon me kode të vjetra, por gjithashtu mund të përdoret me kode që as nuk janë futur ende.

Në zbatimin e 5G, rregullatorët dhe kompanitë e komunikimit luftuan për të gjetur konsensus se cilët kode duhet të përdoren në rrjetin e ri. Rregullatorët përfundimisht zgjodhën të përdorin dy lloje të kodeve tradicionale për infrastrukturën 5G në situata të ndryshme.

Çipi GRAND madje mund të hapë fushën e kodimit për një valë inovacioni.

“Për arsye për të cilat nuk jam plotësisht e sigurt, njerëzit i afrohen kodimit me frikë, sikur të jetë magji e zezë. Procesi është i keq matematikisht, kështu që njerëzit thjesht përdorin kodet që tashmë ekzistojnë. thotë ajo.

Duke ecur përpara, Médard dhe bashkëpunëtorët e saj planifikojnë  të testojnë aftësinë e GRAND për të thyer kode më të gjata, më komplekse dhe për të rregulluar strukturën e çipit të silikonit për të përmirësuar efikasitetin e tij të energjisë.

 

Hulumtimi u financua nga Instituti Memorial Battelle dhe Fondacioni Shkencor i Irlandës.

 

 

Postime te ngjashme