Christian Enz

Debemos abandonar el diseño de circuitos perfectos

Chips de computación (crédito: iStockphoto)

Christian Enz, quien dirige el Laboratorio de Circuitos Integrados del EPFL (ICBLAB), opina que debemos construir los dispositivos futuros con circuitos no confiables y adoptar la tendencia de “ingeniería suficientemente buena” para reducir el consumo de energía y continuar así la reducción del tamaño de transistores.

El problema: Nos estamos topando ya con una pared en la miniaturización. A medida que los transistores se hacen más y más pequeños, generan más errores, por lo que debe incorporarse nuevo hardware y el rendimiento debe reducirse, lo que cancela automáticamente el beneficio obtenido con la miniaturización e incrementa el consumo de energía.

Los circuitos son tan densos que lograr una funcionalidad 100% libre de errores es simplemente imposible, dado el incremento en las tolerancias de fabricación.

Los circuitos imperfectos requieren menos área de silicio, por lo que consumen menos energía y son más baratos.

El equipo de Enz trabaja actualmente en circuitos “inexactos” como parte de un proyecto llamado IneSoC*. El grupo continúa su investigación sobre la previamente realizada en el CSEM (Centro Suizo para Electrónica y Microtecnología) como parte de un proyecto internacional realizado con la Universidad Rice en Houston, Texas, y la Universidad de Tecnología Nanyang, en Singapur.

Andreas Burg, del EPFL, también investiga sobre chips defectuosos, pero en lugar de colocar errores voluntariamente en los circuitos, Burg estudia las maneras de “fabricar” con los errores que ocurren de manera natural en la comunicación inálambrica.

Por supuesto, este método general algunas preguntas, mismas que Enz responde.

¿No afectarán chips poco confiables el rendimiento general del dispositivo donde estén instalados?

Los circuitos resisten por lo general una determinada proporción estadística de errores, con un impacto insignificante sobre el resultado final. Esto no es cierto para todas las aplicaciones, pero se puede tomar un enfoque “suficientemente bueno” para usos como reproducción de audio y vídeo. Por ejemplo, cualquier impacto en la calidad de la imagen de la pantalla del teléfono será demasiado pequeño como para ser percibido. La vista humana es un sistema extremadamente robusto, que corrige automáticamente cualquier error pequeño.

Los circuitos imperfectos tienen un determinado número de errores, sin embargo, ofrecen casi el mismo rendimiento que los circuitos “perfectos”. Así que reemplazamos circuitos sin falla por circuitos “suficientemente buenos” que serán suficientes para las necesidades mínimas de una aplicación determinada.

¿Cómo construir circuitos “inexactos”?

El paso crucial es determinar dónde tienes posibilidad o espacio para el error. Empezamos buscando los puntos en los circuitos que están infrautilizados. Por ejemplo, si usted tiene un circuito dedicado a la adición de números y no hay demasiados lugares decimales en los números que se añade, podemos intentar deshacernos de la parte del circuito que se encarga de las operaciones de punto flotante (decimal) y ver qué pasa.

Este tipo de enfoque “inexacto”, por supuesto, conduce a un menor número de indicadores de calidad como señal-ruido o calidad de imagen, pero el resultado puede ser “lo suficientemente bueno.” Esta técnica decimal lugar es conocida como “aritmética inexacta”,  mientras que en términos más generales, el enfoque se conoce como “ingeniería suficientemente buena”.

¿Es difícil promover la ingeniería “suficientemente buena” en la sociedad suiza?

Sí, porque el diseñador promedio de producto odia la idea de deshacerse de parte de sus circuitos y generar errores intencionalmente.  Así que el enfoque estándar hoy es asegurarse que los circuitos fabricados corresponden exactamente a las especificaciones de diseño. Nuestro enfoque es por consiguiente completamente nuevo. Es un cambio de paradigma, que es difícil de sacar adelante en una sociedad que valora una tecnología perfecta.

Dicho esto, el enfoque “suficientemente bueno” ha logrado obtener alguna atención en el sector empresarial, ya que los fabricantes de chips no logran ver ninguna alternativa real. Intel, por ejemplo, está interesado en la ingeniería “suficientemente buena”.

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