Ya está dicho 1+1=2 y por supuesto 222+444=666. Tremenda sorpresa sería obtener por respuesta un 667 o 665, más aún si se está usando un computador. Si dejamos de lado la creencia que el diablo puede haber metido su cola en el cálculo del número de la bestia y por otro lado estamos usando aritmética entera y no de punto flotante, una vez superada la sorpresa, cabe preguntarse si este resultado es útil dada su imprecisión.

Antes de responder esta pregunta es necesario conocer algunos antecedentes adicionales. Los chips que producen este tipo de respuestas imprecisas, poseen circuitos aritméticos más pequeños, con menor consumo de energía y por ello pueden almacenar una gran cantidad de circuitos. La aritmética utilizada se le denomina sloppy arithmetic o aritmética despreocupada (he preferido esta traducción a la de aritmética imprecisa).

Los algoritmos que procesan datos visuales, no se caracterizan por su precisión. Por ejemplo, un algoritmo que identifica objetos en imágenes estáticas, es considerado “bueno”, si acierta al menos en un 50% de los casos. Joseph Bates, profesor adjunto de la Universidad de Carnegie Mellon, y Deb Roy investigador en el Media Lab del MIT, llegaron a la conclusión que el introducir pequeñas imprecisiones en estos cálculos no tendría un efecto significativo sobre la calidad de la respuesta. Bates ya había diseñado un chip que podía realizar miles de cálculos de manera simultánea utilizando aritmética despreocupada y estaba en búsqueda de aplicaciones donde poder utilizar su diseño. Roy y Bates inmediatamente reconocieron la oportunidad, era el problema perfecto, utilizando el chip de bates, se podía obtener un gran aumento en el tiempo de respuesta, gracias al poder de procesamiento paralelo y teniendo como efecto colateral una pérdida de calidad admisible.

En mayo del 2010, Bates se trasladó al Media Lab del MIT para comenzar el trabajo conjunto. George Shaw, miembro del equipo de Roy, comenzó a simular los efectos del chip con circuitos aritméticos imprecisos. Para ello seleccionó un algoritmo bastante común en el procesamiento de imágenes, el separar el fondo, del resto de los elementos en una imagen. Shaw reescribió el algorimo introduciendo un factor aleatorio de ascenso o descenso entre un 0%y un 1%. El resultado obtenido fue sorprendente, la diferencia entre el algoritmo con aritmética estándar y el algoritmo con aritmética despreocupada fue de solo 14 pixeles en un millón, diferencia imperceptible al ojo humano.

Separar el fondo del resto de los elementos, es un punto de partida, el desafío con algoritmos más complejos involucrados en el procesamiento de imágenes, recién comienza. La prueba de Shaw si permitió determinar que las aplicaciones del chip en el área de procesamiento de video e imágenes son muchas. El chip está diseñado para soportar miles de cores. En un chip tradicional, un core se puede comunicar con cualquier de los otros cores, en el chip de Bates, cada core solo se comunica con sus vecinos adyacentes, produciendo un ahorro de tiempo y energía que se ve reflejado en su eficiencia. Un chip de 1000 cores puede ser 1000 veces más rápido que chip convencional. Esta eficiencia también tiene un precio. Cada cálculo debe ser fácilmente divisible en subtareas que sean abordables por un cluster de cores adyacentes. Afortunadamente los problemas de procesamiento de imágenes y videos pueden ser descompuestos en subtareas.

La importancia y el uso práctico

El paralelo con las neuronas es inevitable y el trabajo de Bates esta basado algunas ideas y arquitecturas previas, tales como automátas celulares, mallas de SIMD conectadas y redes neuronales. La gran idea es la incorporación de la aritmética despreocupada.

¿Serán producidos estos chips?. Atrás quedaron los tiempos para Intel y AMD donde la velocidad de procesamiento era la única carrera a ganar. Sin duda el consumo de energía, tamaño, precio también son variables que forman parte de la competencia de estos fabricantes de chips. Pero un nuevo ámbito de competencia ha surgido, la capacidad de procesar y desplegar fotos y videos.

Existe una explosión en el consumo de video de alta definición y de acuerdo a algunos analistas., se estima que al 2013 el 90% del tráfico de los consumidores de Internet, será video. Facebook ha revelado que en su sitio la gente sube más de 100 millones de fotos diariamente.

Ese es el foco de los nuevos computadores, mayores capacidades en gráficos y videos, menos reloj de arena y una mejor experiencia.

El chip de Bates, ya debe estar en la mira de estos dos gigantes de la fabricación de chips. Bien por Bates un tipo “despreocupado” que ha respondido sin despeinarse a la pregunta ¿Es útil lo impreciso?

Acá el link al artículo publicado en el MIT