Setiap bagian data yang berjalan melalui internet—dari paragraf dalam email hingga grafik 3D di lingkungan realitas virtual—dapat diubah oleh noise yang ditemuinya di sepanjang jalan, seperti interferensi elektromagnetik dari microwave atau perangkat Bluetooth. Data dikodekan sehingga ketika mereka tiba di tujuan mereka, algoritma decoding dapat membatalkan efek negatif dari kebisingan itu dan mengambil data asli.
Sejak 1950-an, sebagian besar kode koreksi kesalahan dan algoritma decoding telah dirancang bersama. Setiap kode memiliki struktur yang sesuai dengan algoritma decoding tertentu yang sangat kompleks, yang seringkali membutuhkan penggunaan perangkat keras khusus.
Para peneliti di MIT, Boston University, dan Maynooth University di Irlandia kini telah menciptakan chip silikon pertama yang mampu memecahkan kode kode apa pun, terlepas dari strukturnya, dengan akurasi maksimum, menggunakan algoritma decoding universal yang disebut Guessing Random Additive Noise Decoding (GRAND) . Dengan meniadakan kebutuhan akan beberapa dekoder yang kompleks secara komputasi, GRAND memungkinkan peningkatan efisiensi yang dapat memiliki aplikasi dalam augmented reality dan virtual reality, game, jaringan 5G, dan perangkat terhubung yang mengandalkan pemrosesan volume data yang tinggi dengan penundaan minimal.
Fokus pada kebisingan
Salah satu cara untuk memikirkan kode ini adalah sebagai hash yang berlebihan (dalam hal ini, serangkaian 1s dan 0s) ditambahkan ke akhir data asli. Aturan untuk pembuatan hash itu disimpan dalam buku kode tertentu.
Saat data yang dikodekan berjalan melalui jaringan, mereka dipengaruhi oleh kebisingan, atau energi yang mengganggu sinyal, yang sering dihasilkan oleh perangkat elektronik lainnya. Ketika data yang dikodekan dan kebisingan yang mempengaruhi mereka tiba di tujuan mereka, algoritma decoding berkonsultasi dengan buku kodenya dan menggunakan struktur hash untuk menebak apa informasi yang disimpan.
Sebagai gantinya, GRAND bekerja dengan menebak noise yang memengaruhi pesan, dan menggunakan pola noise untuk menyimpulkan informasi asli. GRAND menghasilkan serangkaian urutan kebisingan dalam urutan yang mungkin terjadi, menguranginya dari data yang diterima, dan memeriksa untuk melihat apakah kata kode yang dihasilkan ada dalam buku kode.
Sementara noise tampak acak, ia memiliki struktur probabilistik yang memungkinkan algoritme menebak apa itu.
“Di satu sisi, ini mirip dengan pemecahan masalah. Jika seseorang membawa mobil mereka ke toko, mekanik tidak memulai dengan memetakan seluruh mobil ke cetak biru. Sebaliknya, mereka mulai dengan bertanya, 'Apa hal yang paling mungkin salah?' Mungkin hanya butuh bensin. Jika itu tidak berhasil, apa selanjutnya? Mungkin baterainya habis?” kata Medard.
Perangkat keras baru
Chip GRAND menggunakan struktur tiga tingkat, dimulai dengan solusi yang paling sederhana di tahap pertama dan bekerja hingga pola kebisingan yang lebih lama dan lebih kompleks di dua tahap berikutnya. Setiap tahap beroperasi secara independen, yang meningkatkan throughput sistem dan menghemat daya.
Perangkat ini juga dirancang untuk beralih dengan mulus di antara dua buku kode. Ini berisi dua chip memori akses acak statis, satu yang dapat memecahkan kata sandi, sementara yang lain memuat buku kode baru dan kemudian beralih ke decoding tanpa downtime.
Para peneliti menguji chip GRAND dan menemukan bahwa chip tersebut dapat secara efektif memecahkan kode kode redundansi moderat hingga 128 bit, dengan latensi hanya sekitar satu mikrodetik.
Médard dan kolaboratornya sebelumnya telah menunjukkan keberhasilan algoritme, tetapi karya baru ini menunjukkan efektivitas dan efisiensi GRAND dalam perangkat keras untuk pertama kalinya.
Mengembangkan perangkat keras untuk algoritme penguraian kode baru mengharuskan para peneliti untuk terlebih dahulu mengesampingkan anggapan mereka sebelumnya, kata Médard.
“Kami tidak bisa keluar dan menggunakan kembali hal-hal yang sudah dilakukan. Ini seperti papan tulis lengkap. Kami harus benar-benar memikirkan setiap komponen dari awal. Itu adalah perjalanan pertimbangan ulang. Dan saya pikir ketika kami melakukan chip berikutnya, akan ada hal-hal dengan chip pertama ini yang akan kami sadari bahwa kami melakukannya karena kebiasaan atau asumsi bahwa kami dapat melakukannya dengan lebih baik,” katanya.
Sebuah chip untuk masa depan
Karena GRAND hanya menggunakan buku kode untuk verifikasi, chip tidak hanya berfungsi dengan kode lama tetapi juga dapat digunakan dengan kode yang bahkan belum diperkenalkan.
Menjelang implementasi 5G, regulator dan perusahaan komunikasi berjuang untuk menemukan konsensus tentang kode mana yang harus digunakan di jaringan baru. Regulator akhirnya memilih untuk menggunakan dua jenis kode tradisional untuk infrastruktur 5G dalam situasi yang berbeda. Menggunakan GRAND dapat menghilangkan kebutuhan akan standarisasi yang kaku di masa depan, kata Médard.
Chip GRAND bahkan dapat membuka bidang pengkodean ke gelombang inovasi.
“Untuk alasan yang saya tidak yakin, orang-orang mendekati coding dengan kagum, seolah-olah itu adalah ilmu hitam. Prosesnya secara matematis buruk, jadi orang hanya menggunakan kode yang sudah ada. Saya berharap ini akan menyusun kembali diskusi sehingga tidak terlalu berorientasi pada standar, memungkinkan orang untuk menggunakan kode yang sudah ada dan membuat kode baru, ”katanya.
Ke depan, Médard dan kolaboratornya berencana untuk mengatasi masalah deteksi lunak dengan versi GRAND yang dilengkapi keping. Pada soft detection, data yang diterima kurang tepat.
Mereka juga berencana untuk menguji kemampuan GRAND untuk memecahkan kode yang lebih lama dan lebih kompleks dan menyesuaikan struktur chip silikon untuk meningkatkan efisiensi energinya.
Biro Waktu ELE
ELE Times menyediakan liputan global yang komprehensif tentang Elektronika, Teknologi dan Pasar. Selain menyediakan artikel mendalam, ELE Times menarik khalayak industri terbesar, berkualitas dan sangat terlibat, yang menghargai konten kami yang tepat waktu, relevan, dan format populer. ELE Times membantu Anda membangun kesadaran, mengarahkan lalu lintas, mengomunikasikan penawaran Anda kepada audiens yang tepat, menghasilkan prospek, dan menjual produk Anda dengan lebih baik.
-
Biro Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminMencegah Potensi Kerusakan Dengan Konektor Tipe-N Tersegel Tahan Air
-
Biro Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminCenter of Excellence on Offshore Wind Diluncurkan Bersama Kedua Menteri: Energi Terbarukan
-
Biro Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminCara Komprehensif untuk Menggunakan Ikatan untuk Meningkatkan Kinerja RF dari Amplifier Kebisingan Rendah
-
Biro Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminInfineon dan Panasonic Mempercepat Pengembangan Teknologi GaN untuk Perangkat Daya 650 V GaN