Na czym polega kodowanie i dekodowanie danych?
Enkodery, dekodery i transkodery – to nie tylko koszmary każdego ucznia czy studenta, ale też otaczająca nas rzeczywistość, jako że każdy fragment danych przesyłany przez Internet wymaga zarówno stosownego zakodowania, jak i zdekodowania. Dane są kodowane w taki sposób, aby po dotarciu do miejsca docelowego algorytm dekodujący mógł cofnąć negatywne skutki tego szumu i odzyskać oryginalne dane.
Czytaj też: Superkondensator inspirowany akordeonem łączy elastyczność z wysoką pojemnością
Od dawna kodery i dekodery tworzy się od podstaw wspólnie i równocześnie, jako że każdy kod odpowiada konkretnemu, bardzo złożonemu algorytmowi dekodowania. Jednak teraz uniwersalny dekoder pokazuje, że może to podejście stało się już artefaktem przeszłości. Bardzo ważnym elementem tego jest wspomniany algorytm GRAND, który eliminuje potrzebę stosowania wielu złożonych obliczeniowo dekoderów, zapewniając dodatkowo zwiększoną wydajność.
Naukowcy opracowali pierwszy uniwersalny dekoder w formie krzemowego układu
Warto tutaj wyjaśnić, że podczas gdy tradycyjnie zakodowane dane przemieszczają się w sieci, są deformowane przez wszelkiego rodzaju szumy i zakłócenia. Jednak dekoder jest w stanie odtworzyć oryginalny kod, wykorzystując jego strukturę i bazę danych na jego temat. GRAND z kolei odgaduje same zakłócenia, które wpłynęły na wiadomość i wykorzystuje wzór szumu do wydedukowania oryginalnej informacji.
Czytaj też: Nowoczesny kokpit X-59 QueSST po testach. Ponaddźwiękowy samolot NASA nie będzie miał zwyczajnej szyby
GRAND generuje serię sekwencji szumów w kolejności, w jakiej prawdopodobnie wystąpią, odejmuje je od otrzymanych danych i sprawdza, czy wynikowe słowo kodowe znajduje się w książce kodów. Wszystko dzięki temu, że szum tylko z pozoru ma charakter losowy, bo w praktyce ma strukturę probabilistyczną (via TechExplore).
Tutaj do gry wchodzi krzemowy układ, wykorzystujący GRAND, jako pierwszy uniwersalny dekoder, który wykorzystuje do działania trójwarstwową strukturę “zgadywania”. Oznacza to, że zaczyna od najprostszych możliwych rozwiązań w pierwszym etapie i kończy na tych dłuższych i bardziej złożonych wzorcach szumów w dwóch kolejnych etapach. Każdy stopień działa przy tym niezależnie, co zwiększa przepustowość systemu i oszczędza energię, ale o to dba również mechanizm przełączania się między dwoma bazami danych kodu.
Czytaj też: Szukacie kieszonkowego komputera osobistego? Sprawdźcie Pantera Pico PC
Ten wyjątkowy dekoder zawiera też dwa statyczne układy pamięci o dostępie swobodnym – jeden, który może łamać słowa kodowe i drugi, który ładuje nową bazę kodową, a następnie przełącza się na tryb dekodowania bez żadnych przestojów. W testach okazało się, że ten układ może skutecznie dekodować każdy kod o umiarkowanej redundancji o długości do 128 bitów z opóźnieniem wynoszącym zaledwie około mikrosekundy. Problem? Może dokonywać tego wyłącznie z wykorzystaniem znanych, starszych kodów lub tych zupełnie nowych, które jeszcze nie zostały wprowadzone do użytku.
