Setiap data yang bergerak melalui internet - dari perenggan dalam e-mel hingga grafik 3D dalam persekitaran realiti maya - dapat diubah oleh kebisingan yang dihadapinya di sepanjang jalan, seperti gangguan elektromagnetik dari gelombang mikro atau peranti Bluetooth. Data dikodkan sehingga ketika mereka tiba di tempat tujuan, algoritma penyahkodan dapat mengurungkan kesan negatif dari kebisingan itu dan mengambil data asal.
Sejak tahun 1950-an, kebanyakan kod pembetulan ralat dan algoritma penyahkodan telah dirancang bersama. Setiap kod mempunyai struktur yang sesuai dengan algoritma penyahkodan tertentu yang sangat kompleks, yang sering memerlukan penggunaan perkakasan khusus.
Penyelidik di MIT, Boston University, dan Maynooth University di Ireland kini telah membuat cip silikon pertama yang dapat menyahkod mana-mana kod, tanpa mengira strukturnya, dengan ketepatan maksimum, menggunakan algoritma penyahkodan universal yang disebut Guessing Random Additive Noise Decoding (GRAND) . Dengan menghilangkan keperluan untuk beberapa, penyusun dekoderasi kompleks, GRAND memungkinkan peningkatan kecekapan yang dapat memiliki aplikasi dalam augmented dan realiti maya, permainan, jaringan 5G, dan peranti yang disambungkan yang bergantung pada pemprosesan data yang tinggi dengan kelewatan minimum.
Fokus pada bunyi bising
Salah satu cara untuk memikirkan kod ini adalah sebagai hash berlebihan (dalam kes ini, satu siri 1s dan 0s) ditambahkan pada akhir data asal. Peraturan untuk membuat hash tersebut disimpan dalam buku kod tertentu.
Ketika data yang dikodkan bergerak melalui rangkaian, data tersebut dipengaruhi oleh kebisingan, atau tenaga yang mengganggu isyarat, yang sering dihasilkan oleh alat elektronik lain. Apabila data yang dikodkan dan bunyi yang mempengaruhi mereka tiba di destinasi mereka, algoritma penyahkodan berunding dengan buku kodnya dan menggunakan struktur hash untuk meneka apa maklumat yang disimpan.
Sebaliknya, GRAND berfungsi dengan meneka bunyi yang mempengaruhi mesej, dan menggunakan corak bunyi untuk menyimpulkan maklumat asalnya. GRAND menghasilkan rangkaian rentetan bunyi mengikut urutan kemungkinan berlaku, mengurangkannya dari data yang diterima, dan memeriksa untuk melihat apakah kata kunci yang dihasilkan ada dalam buku kod.
Walaupun kebisingan muncul secara acak, ia mempunyai struktur probabilistik yang memungkinkan algoritma meneka apa itu.
"Sama sekali, ini serupa dengan penyelesaian masalah. Sekiranya seseorang membawa kereta mereka ke dalam kedai, mekanik tidak akan memulakan dengan memetakan seluruh kereta menjadi cetak biru. Sebagai gantinya, mereka mulakan dengan bertanya, 'Apa kemungkinan perkara yang salah?' Mungkin hanya memerlukan gas. Sekiranya itu tidak berjaya, apa yang seterusnya? Mungkin baterinya mati? " Kata Médard.
Perkakasan novel
Cip GRAND menggunakan struktur tiga peringkat, bermula dengan penyelesaian semudah mungkin pada peringkat pertama dan menghasilkan corak bunyi yang lebih lama dan lebih kompleks dalam dua peringkat berikutnya. Setiap peringkat beroperasi secara bebas, yang meningkatkan daya pengeluaran sistem dan menjimatkan kuasa.
Peranti ini juga direka untuk beralih antara dua buku kod dengan lancar. Ia mengandungi dua cip memori akses rawak statik, satu yang dapat memecahkan kod kod, sementara yang lain memuat buku kod baru dan kemudian beralih ke penyahkodan tanpa waktu henti.
Para penyelidik menguji cip GRAND dan mendapati ia berkesan dapat menyahkod mana-mana kod redundansi sederhana hingga panjang 128 bit, dengan hanya latensi mikrodetik.
Médard dan rakan-rakannya sebelum ini menunjukkan kejayaan algoritma, tetapi karya baru ini menunjukkan keberkesanan dan kecekapan GRAND dalam perkakasan untuk pertama kalinya.
Membangunkan perkakasan untuk algoritma penyahkodan novel memerlukan para penyelidik terlebih dahulu membuang idea mereka yang sudah ada sebelumnya, kata Médard.
“Kami tidak dapat keluar dan menggunakan kembali hal-hal yang sudah dilakukan. Ini seperti papan putih yang lengkap. Kita mesti benar-benar memikirkan setiap komponen dari awal. Itu adalah perjalanan pertimbangan semula. Dan saya fikir ketika kita melakukan chip seterusnya, akan ada perkara dengan chip pertama ini yang kita akan sedar bahawa kita melakukan kebiasaan atau anggapan bahawa kita boleh melakukan yang lebih baik, "katanya.
Cip untuk masa depan
Oleh kerana GRAND hanya menggunakan buku kode untuk pengesahan, cip tersebut tidak hanya berfungsi dengan kod lama tetapi juga dapat digunakan dengan kod yang bahkan belum diperkenalkan.
Menjelang pelaksanaan 5G, regulator dan perusahaan komunikasi berjuang untuk mencari konsensus mengenai kod mana yang harus digunakan dalam jaringan baru. Pengawal selia akhirnya memilih untuk menggunakan dua jenis kod tradisional untuk infrastruktur 5G dalam situasi yang berbeza. Menggunakan GRAND dapat menghilangkan keperluan untuk standardisasi yang kaku di masa depan, kata Médard.
Cip GRAND bahkan dapat membuka bidang pengekodan gelombang inovasi.
"Atas sebab-sebab yang saya tidak begitu pasti, orang mendekati pengkodan dengan kagum, seperti ilmu hitam. Prosesnya secara matematik tidak menyenangkan, jadi orang hanya menggunakan kod yang sudah ada. Saya berharap ini akan membuat perbincangan semula sehingga tidak berorientasikan standard, membolehkan orang menggunakan kod yang sudah ada dan membuat kod baru, ”katanya.
Melangkah ke hadapan, Médard dan rakannya merancang untuk mengatasi masalah pengesanan lembut dengan versi GRAND yang diperbaharui cip. Dalam pengesanan lembut, data yang diterima kurang tepat.
Mereka juga merancang untuk menguji kemampuan GRAND untuk memecahkan kod yang lebih panjang dan lebih kompleks dan menyesuaikan struktur cip silikon untuk meningkatkan kecekapan tenaganya.
Biro ELE Times
ELE Times menyediakan liputan global yang komprehensif mengenai Elektronik, Teknologi dan Pasaran. Selain menyediakan artikel yang mendalam, ELE Times menarik khalayak terbesar, berkelayakan dan terlibat tinggi dalam industri, yang menghargai kandungan kami yang tepat pada masanya, relevan dan format popular. ELE Times membantu anda membina kesedaran, memacu trafik, menyampaikan tawaran anda kepada khalayak yang betul, menjana petunjuk dan menjual produk anda dengan lebih baik.
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminJauhkan Potensi Kerosakan Dengan Penyambung Jenis N Waterproof Kalis Air
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminPusat Kecemerlangan Angin Luar Pesisir Dilancarkan Bersama oleh Dua Menteri: Tenaga Boleh Diperbaharui
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminCara Komprehensif untuk Menggunakan Ikatan untuk Meningkatkan Prestasi RF Penguat Bunyi Rendah
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminInfineon dan Panasonic Mempercepat Pembangunan Teknologi GaN untuk 650 V GaN Power Devices