捕鱼游戏

一种用(yong)于解码通(tong)过网(wang)络发送的任(ren)何(he)类型数据(ju)的通(tong)用(yong)系统

【字体: 时间:2021年09月13日 来源:mit

编辑推荐:

  该芯片无(wu)需特(te)定的解码硬件,可以提高游戏、5G网(wang)络(luo)、物联网(wang)等的效率。

  

从电(dian)子邮件的段(duan)(duan)落(luo)到虚拟现实环境中的3D图形,在互(hu)联(lian)网上(shang)传播的每一段(duan)(duan)数(shu)据都可能被沿途遇到的噪(zao)音所改变,比如来自微(wei)波(bo)或蓝牙设备(bei)的电(dian)磁干扰。这些数(shu)据被编码,当它们到达目(mu)的地时,解(jie)码算法(fa)可以(yi)消(xiao)除噪(zao)声的负面影响,并检(jian)索原始数(shu)

自(zi)20世纪50年代以(yi)来,大多数纠错码和解码算法是一起设计的(de)。每个(ge)代码都(dou)有(you)一个(ge)与特定(ding)的(de)、高度(du)复(fu)杂的(de)解码算法相对应的(de)结构,这通常需要使用(yong)专用(yong)的(de)硬件。

麻省理(li)(li)工学(xue)院(MIT)、波士顿(dun)大学(xue)(Boston University)和爱尔兰梅诺斯大学(xue)(maynoth University)的(de)研(yan)究(jiu)人员现在已经(jing)研(yan)制出了(le)第一个(ge)能够解(jie)码任何(he)代码的(de)芯片,无论(lun)其(qi)结(jie)构如何(he),使用(yong)一种称为(wei)猜测随机加性(xing)噪(zao)声解(jie)码(GRAND)的(de)通(tong)用(yong)解(jie)码算法,其(qi)精度达到(dao)最高(gao)(gao)。通(tong)过(guo)消除对多个(ge)计算复杂(za)解(jie)码器的(de)需求,GRAND实现了(le)更高(gao)(gao)的(de)效(xiao)率,可应用(yong)于(yu)增强现实和虚(xu)拟现实、游戏、5G网络以(yi)及依赖于(yu)以(yi)最小延(yan)迟处理(li)(li)大量数据的(de)连(lian)接设备。

麻省理(li)(li)工(gong)学(xue)院(yuan)的(de)这项(xiang)(xiang)研究(jiu)由电气工(gong)程和计算机科学(xue)系的(de)塞西尔(er)·h·格(ge)林和艾达·格(ge)林教(jiao)授Muriel Médard领导(dao),Amit Solomon和Wei Ann是(shi)麻省理(li)(li)工(gong)学(xue)院(yuan)的(de)研究(jiu)生;波士顿(dun)(dun)大学(xue)电子与计算机工(gong)程助理(li)(li)教(jiao)授Rabia Tugce Yazicigil;Arslan Riaz和Vaibhav Bansal,都是(shi)波士顿(dun)(dun)大学(xue)的(de)研究(jiu)生;梅(mei)(mei)努斯(si)爱尔(er)兰(lan)国立大学(xue)汉密尔(er)顿(dun)(dun)研究(jiu)所(Hamilton Institute at the National University at Maynooth)主任肯·r·达菲(Ken R. Duffy);以及梅(mei)(mei)诺斯(si)大学(xue)的(de)研究(jiu)生凯文·加利根。这项(xiang)(xiang)研究(jiu)将(jiang)在(zai)下(xia)周举行的(de)欧洲固体器件(jian)研究(jiu)和电路会(hui)议上公布。

专注于噪音

可以将这些代码(ma)看作是添加到原始数据末尾的(de)冗余(yu)散列(在(zai)本(ben)例中(zhong)是一(yi)系列1和0)。创建该(gai)散列的(de)规则存(cun)储(chu)在(zai)特定(ding)的(de)码(ma)本(ben)中(zhong)。

当(dang)编码(ma)数(shu)据(ju)在网络中传(chuan)输时,它(ta)们(men)会受到干扰信号的(de)噪声或能量的(de)影(ying)响(xiang),而这些(xie)信号通常是由其(qi)他电子设备产生的(de)。当(dang)编码(ma)数(shu)据(ju)和影(ying)响(xiang)它(ta)们(men)的(de)噪声到达目(mu)的(de)地时,解码(ma)算法查阅其(qi)码(ma)本,并使用哈希的(de)结构来猜测存储的(de)信息是什么。

相反,GRAND通(tong)过(guo)猜(cai)测影响消息的噪声(sheng),并(bing)使用(yong)噪声(sheng)模式推断(duan)原始信(xin)息。GRAND按可能发(fa)生的顺序(xu)生成(cheng)一系列(lie)噪声(sheng)序(xu)列(lie),从接收的数据中(zhong)减去它们,并(bing)检查结果(guo)码字(zi)是(shi)否在码本中(zhong)。

虽然噪(zao)声在本质上看(kan)起(qi)来是随机(ji)的,但(dan)它有一个概率结构,允许算法猜(cai)测(ce)它可能(neng)是什么。

在某种(zhong)程度上,这(zhei)类似于故障排除。如果(guo)有(you)人把车开(kai)到店里(li),机械师不(bu)会(hui)一(yi)(yi)开(kai)始(shi)就把整辆车绘制到图纸上。相反,他们一(yi)(yi)开(kai)始(shi)就问:“最可能出(chu)错的是什么?”“也(ye)许它只是需要(yao)汽(qi)油。如果(guo)这(zhei)还不(bu)行,下一(yi)(yi)步怎么办?也(ye)许是电池(chi)没电了?”Medard说。

新硬件

GRAND芯片采(cai)用三层结(jie)构,在(zai)(zai)第一阶(jie)段(duan)(duan)从(cong)尽(jin)可(ke)能(neng)简单的解(jie)决方案(an)开始,在(zai)(zai)随(sui)后的两个阶(jie)段(duan)(duan)逐步发展到更长的、更复杂的噪声模式。每(mei)个阶(jie)段(duan)(duan)独立(li)运行,提高了系统的吞吐量,节省了电力。

该设备(bei)还可以(yi)在两个代码本之(zhi)间无缝切换。它包含两个静态随机(ji)访问内(nei)存芯片,一个可以(yi)破(po)解(jie)密(mi)码,而(er)另一个加(jia)载一个新的密(mi)码本,然后切换到(dao)解(jie)码,而(er)不需要任何停机(ji)时间。

研究人员测试了GRAND芯片(pian),发现(xian)它可以有效解(jie)码长度不超过128位的适度冗余代码,而延迟(chi)时间仅为1微(wei)秒。

Médard和她的(de)(de)合作(zuo)者(zhe)此(ci)前已经(jing)证明(ming)了该算法的(de)(de)成功,但这次的(de)(de)新工作(zuo)首(shou)次在硬件上展示了GRAND的(de)(de)有效性和效率。

Médard说,为(wei)这种新型解码算(suan)法开发硬(ying)件需要(yao)研(yan)究人员首先(xian)抛弃他们先(xian)入为(wei)出的观念。

“我们不能(neng)出去(qu)重复使(shi)用已(yi)经做过的东西。这就像一个(ge)完整的白(bai)板。我们必须从头开(kai)始考(kao)虑每(mei)一个(ge)组件。这是(shi)一段(duan)重新思(si)考(kao)的旅(lv)程。我认为(wei),当我们开(kai)发下(xia)一个(ge)芯片时,我们会意识到,这是(shi)出于习(xi)惯(guan)或(huo)假设,我们可以做得更(geng)好,”她说。

未来的芯片

由(you)于GRAND只使(shi)用(yong)码(ma)本进(jin)行验证(zheng),该芯片不仅可以使(shi)用(yong)遗(yi)留代(dai)码(ma),还可以用(yong)于尚(shang)未(wei)引(yin)入(ru)的(de)代(dai)码(ma)。

在(zai)5G实(shi)施(shi)之前,监(jian)管(guan)机构和通信公司(si)难(nan)以就新(xin)网(wang)络应使用(yong)哪(na)些(xie)代码达成共识。监(jian)管(guan)机构最终选(xuan)择在(zai)不(bu)同(tong)情况(kuang)下为5G基(ji)础设施(shi)使用(yong)两种传统代码。Médard说(shuo),使用(yong)GRAND可以在(zai)未来消除对这种严格标准(zhun)的需要。

GRAND芯片甚至可能开启编码领域的一波创新浪潮。

“出于我不(bu)太确定(ding)的原因,人们(men)怀着敬畏的心情(qing)对待(dai)编码(ma),就像它是魔(mo)法一样。这个过程(cheng)在数学上很麻烦,所以(yi)人们(men)只能使用(yong)已经存在的代码(ma)。我希望(wang)这将重塑(su)讨论,使其不(bu)那么以(yi)标准为(wei)导向,使人们(men)能够使用(yong)已有的代码(ma)并创建新的代码(ma),”她说。

接下来(lai),Médard和她(ta)的合作者计划用GRAND芯(xin)片(pian)的改造版(ban)本(ben)来(lai)解决软(ruan)检(jian)测(ce)问题。在(zai)软(ruan)检(jian)测(ce)中,接收到的数据不太精确。

他(ta)们还计(ji)划(hua)测试GRAND破解更(geng)长更(geng)复杂(za)代(dai)码的(de)能力,并调整硅芯片的(de)结构(gou)以提高其能源效率。

这项研究(jiu)由巴(ba)特尔纪念研究(jiu)所和爱尔兰科学基金会资助。

相关新闻
生物通微信公众号(hao)
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘(pin)

热点排行

    今日动态 | | 人才市场 | 核心刊物 | 特价专栏 | 仪器云展台 | 免费试用 | 今日视角 | 新技术专栏 | 技术讲座 | 技术期刊 | 会展中心 | 中国科学人 | 正牌代理商

    版权所有 生物通(tong)

    Copyright© bzcc120.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号