Вероятностные алгоритмы, разработанные учеными Севастопольского государственного университета (СевГУ), позволят в 10 раз уменьшить энергопотребление и увеличить автономность мобильных робототехнических устройств, созданных на отечественных интегральных схемах, 27 октября сообщает пресс-служба СевГУ.

Устройства, для которых разработаны алгоритмы, предназначены для информационно-управляющих систем специального назначения Министерства обороны РФ, поэтому к ним предъявляются особые повышенные требования к надежности, помехозащищенности, криптографической стойкости, а их мобильность и автономность требуют минимизации габаритов, массы и потребления энергии.

Разработка алгоритмов осуществлялась в рамках проекта «Методология вероятностного представления преобразования информации для структурного синтеза высокопроизводительных и энергоэффективных вычислительных устройств, построенных на отечественной элементной базе».

Заведующий кафедрой «Информационные технологии и компьютерные системы» СевГУ доктор технических наук Дмитрий Моисеев рассказал о проделанной работе:

«Основным результатом, который мы получили, является разработка комплексной методологии представления и преобразования информации в виде вероятностных отображений, заключающихся в совокупности нескольких методов и методик, а в частности: методики преобразования информации в вероятностную форму представления данных, методику параллельных вычислений над вероятностными данными, методику повышения криптографической стойкости и помехоустойчивости передаваемой информации по каналам данных. А также синтез операционных и управляющих устройств, обрабатывающих информацию, представленных в виде вероятностных отображений».

Обычные электронно-вычислительные машины, предоставляя информацию в двоичном коде, то есть с использованием только двух символов 0 и 1, применяют позиционное представление информации. Однако возможно использовать вероятностное представление информации, которое является непозиционным.

«Суть вероятностного преобразования информации заключается в том, что любому преобразуемому значению ставится в соответствие некоторая вероятность того, что это значение будет больше случайно сгенерированного числа», — пояснил Дмитрий Моисеев.

При этом на вероятностном умножителе для 16-разрядных чисел достаточно одного конъюнктора (логического элемента «И») на два входа, но такой умножитель для двоично представленных чисел потребует порядка 182 элементов. То есть в случае вероятностного представления 16-разрядных чисел экономия в аппаратных затратах составляет более двух порядков.

Учеными уже разработаны и запатентованы более 50 устройств, работающих по новым вероятностным алгоритмам, в том числе «сумматор, вычитатель, умножитель, устройство возведения в целую положительную степень, вероятностный коррелометр, вероятностное устройство вычисления спектральной плотности сигнала, измеритель математического ожидания, вероятностный дисперсиометр, измеритель средней полной мощности и комбинированный вероятностный анализатор и т. д», — сообщает пресс-служба.

Эти устройства позволяют в среднем в 15–16 раз уменьшить объем проектируемых мобильных, робототехнических автономных аппаратов по сравнению с классическими дискретными устройствами, а значит, соответственно уменьшить потребление ими энергии и увеличить время автономной работы, например, дальность полета.

«Причем уменьшение энергопотребления пропорционально уменьшению аппаратного объема. То есть, если мы сможем добиться уменьшения объема в 10 раз, то сможем в 10 раз уменьшить энергопотребление конкретного вычислителя. Также мы сможем использовать отечественные программируемые логические интегральные схемы, которые, как известно, уступают зарубежным аналогам в технологическом процессе производства, благодаря тому, что у нас есть преимущество в много меньшем аппаратном объеме», — отметил Дмитрий Моисеев.