由美国麻省理工学院的科学家团队开发出一种新型解码器芯片，相关研究成果在国际固态电路会议上发表。
该芯片应用了麻省理工之前研发的通用解码算法，能够解码任何编码信号，且效率高于传统技术。其能耗仅为同类产品的1%到10%，性能则提升了10倍至100倍，适用于虚拟现实和5G网络等对功耗要求严格的领域。
科学家、NEC软件科学与工程教授MuRiel MédaRd表示：“这是首次突破每比特1皮焦耳的解码能耗大关。这一里程碑不仅具有重要的象征意义，也改变了接收器的能量平衡，使我们能够将能量的消耗从解码器转移到其他部分。”
论文的共同作者包括波士顿大学的研究生ARslan Riaz、波士顿大学电气与计算机工程助理教授RaBIa TuGCE Yazicigil，以及麻省理工学院和梅努斯大学的其他学者。
数据通常以比特（0或1）的形式传输，发送方需对其进行编码并添加纠错码。纠错码是由0和1组成的冗余字符串，用于验证信息的完整性。接收端的解码算法则是专为这些特殊密码设计的，通过特定的密码本和哈希结构来还原可能被混淆的原始信息。大多数算法依赖于特定的代码，且需要专用硬件，因此一个设备通常需要多种芯片来解码不同的数据。
研究人员展示了一种能够破解所有代码的通用解码算法——GRAND（猜测随机加性噪声解码），其原理是推测影响信息传输的噪声，并从接收到的数据中去除该噪声，再检查密码本中剩余的内容。这一算法按照可能性顺序推测一系列噪声模式。
实际上，接收到的数据通常带有可靠性信息，也称为软信息，这可以帮助解码器识别错误部分。
新解码芯片名为ORBGRAND（ORdeRed ReliaBIlITy BITs GRAND），能够利用软信息根据每个比特的错误概率对数据进行排序。然而，排序并不简单，最不可靠的部分可能并非最明显的错误。ORBGRAND采用了一种新统计模型，可以有效对比特进行排序，因为多个比特同时出现错误的可能性与单个比特相同。
“如果你的车在路上抛锚，软信息可能指向电池问题。但如果同时电池和发动机都有问题，那就复杂了，”MédaRd解释道。这种思维方式类似于理性思考，尽管可能是多个部件同时故障，还是从最容易出错的地方入手排查，以最终找到可能发生的其他问题。
研究团队认为，这一方法比传统解码器更为有效。传统解码器往往注重代码结构，并且通常为最坏情况设计。“使用传统解码器时，你需要查阅汽车设计图，逐一检查每个部件，虽然最终能发现问题，但耗时较长，”MédaRd指出。
据介绍，只需找到一个关键代码，ORBGRAND就会停止排序，这一过程通常很快。此外，该芯片还采用并行逻辑，能够同时生成和测试多种噪声模式，从而更快找到关键代码。
与其他芯片比较时，ORBGRAND在最高准确度下每比特仅消耗0.76皮焦耳的能量，成功打破了之前的性能/能耗记录，这意味着ORBGRAND的能耗仅为其他设备的十分之一甚至百分之一。
MédaRd表示，开发该芯片的最大挑战之一是降低能耗。ORBGRAND如今非常节能，以至于研究人员未曾关注的其他过程（如检查密码本中的码字）消耗了大量精力。
“现在，这个检查过程就像打开汽车检查其是否正常工作一样，是最困难的部分。因此，我们需要寻找更有效的方法来实现这一点。”团队还在探索改变传输调制的方法，以便利用ORBGRAND芯片提升效率。
