A tecnologia da imprecisão

Saiu na Web a reportagem especial da revista Technology Review do MIT que relaciona as 10 tecnologias emergentes de 2008. Entre várias idéias interessantes e nomes sugestivos como Graphene Transistors, Connectomics ou Reality Mining o tópico que mais me chamou a atenção é o trabalho de Krishna Palem (imagem à esquerda) da universidade de Rice que — como todo bom acadêmico de sobrenome Indiano — trabalha numa idéia aparentemente maluca que pode abalar os alicerces da computação como uma ciência exata: os chamados chips probabilísticos.

Palem acredita que os processadores consomem muita energia para garantir que seus circuitos lógicos sempre obtenham o mesmo resultado preciso (até a enésima casa) a todo momento. Ele defende a idéia de que se abrirmos mão de um pouco da precisão nos cálculos, os chips podem consumir bem menos energia, o que soa como música no ouvido dos ecologistas em tempos de aquecimento global.

Suas idéias levaram ao desenvolvimento do chamado “probabilistic complementary metal-oxide semi­conductor technology” (PCMOS, imagem à direita), que pode ser utilizado em aplicações onde um número exato não é tão necessário — como processamento de áudio ou vídeo — ou seja, ele chegaria de vez em quando no resultado correto e perto dele na maioria dos casos.

Isso pode parecer o samba do indiano doido, mas nós — seres humanos — estamos acostumados a trabalhar com chutes e aproximações no nosso dia a dia. Por exemplo, quando manobramos um carro para estacioná-lo, não é necessário parar na distância exata da parede ou alinhá-lo paralelamente ao carro ao lado, só precisamos pará-lo numa posição onde que ninguém arranque seu retrovisor ou amasse a sua porta. Outro bom exemplo é quando enchemos a máquina de lavar roupa: não usamos uma balança para colocar até cinco ou seis quilos de roupas. Fazemos apenas uma estimativa baseada no bom senso e no nosso “olhômetro”.

Segundo Palem, todo cálculo feito por computador é feito em código binário (1 ou 0) cujo registro da informação depende do fluxo de elétrons que passam pelos transistores. Como essas partículas movem-se constantemente, eles geram um “ruído elétrico” que podem interferir nos cálculos. Assim, para garantir o resultado correto, a maioria dos chips aplicam uma voltagem relativamente alta.

O pesquisador acredita que se baixarmos a voltagem nas partes do circuito que calcula os últimos dígitos menos significativos — como o “3” em “21,693” — isso poderia fazer com que o resultado final saísse às vezes errado. Mas se controlarmos essa imprecisão por meio de variação de voltagem e cálculos de probabilísticos, seria possível chegar num meio termo aceitável em termos de uso e capaz de gerar uma grande economia de energia. Celulares multimídia poderiam aumentar a autonomia de suas baterias em mais de 10 vezes.

Até a lei de Moore poderia tirar proveito desse conceito, já que a medida que os transistores diminuem de tamanho, eles se tornam cada vez mais difíceis de serem controlados, tornando-se naturalmente “probabilísticos”, caindo como uma luva nas idéias de Palem.

Mais informações aqui. Apesar de que recomendo a leitura de toda a reportagem. Leitores mais hardcore podem saciar sua sede de conhecimento aqui.