Des opportunités d'optimisation énergétique
Le traitement numérique du signal (TNS) se réfère à toute une série de techniques utilisées pour améliorer le signal numérique et améliorer sa précision et sa fiabilité. Le monde est intrinsèquement analogique mais les ordinateurs (de fait des convertisseurs analogique-numérique) le numérisent pour pouvoir le manipuler. Le traitement du signal numérique permet de distinguer le signal réel du bruit environnant. Les applications du TNS sont virtuellement sans limites. Elles comprennent des modems de communication sans fil et les smartphones, le suivi médical et le traitement vidéo et audio. Les systèmes d'ingénierie sont souvent conçus pour répondre au pire des scénarios et le traitement numérique du signal n'y fait pas exception. La précision du traitement est maintenue à un très haut niveau dans tous les cas au détriment souvent de l'efficacité énergétique. Un nouveau cadre pratique capable de réduire cette précision de manière dynamique lorsque les conditions sont appropriées, pourrait avoir un impact majeur sur la consommation d'énergie et la production de déchets. Le projet financé par l'UE, OPPORTUNISTIC-DSP, a développé un programme pour les applications nécessitant une efficacité énergétique élevée où le potentiel maximal peut être atteint en réduisant la précision numérique si possible. Les scientifiques ont identifié un nombre de spécifications pouvant être assouplies en fonction du contexte et ont adapté les calculs pour un contexte spécifique (opérateur, nombre et précision), et ont ensuite contrôlé les conditions d'exécution continuellement dans l'objectif de trouver des opportunités de simplification. Modifier la précision numérique à des moments appropriés a un impact important sur un scénario informatique très dynamique où la différence entre la précision numérique du scénario catastrophe et de cas typique peut être énorme. Une fois mise en application dans un récepteur à entrées multiples et sorties multiples de pointe, (le système LTE (Long Term Evolution) par le projet 3GPP (Third Generation Partnership Project)), la nouvelle approche a atteint une réduction de 40 % de consommation énergétique comparée à la mise en application précise. Bien que le concept soit simple, il en est tout autrement de sa mise en place étant donné qu'il implique de multiples améliorations de précision limitée, des processus d'optimisation très longs. Prenant acte de ce problème, l'équipe a développé trois approches permettant une plus grande automatisation du processus de conception et minimisant ainsi sa complexité. Les représentations numériques du monde sont maintenant devenues la norme grâce aux calculs réalisés rapidement et de manière routinière par les équipements de traitement numérique du signal et les ordinateurs. Les partenaires du projet OPPORTUNISTIC-DSP ont réalisé d'importants progrès dans le domaine des algorithmes et des techniques qui permettent une réduction intelligente de la précision grâce à des approximations opportunistes. Ces techniques ont permis de réduire la consommation énergétique sans dégrader la fonctionnalité et tout en complétant de nombreuses techniques traditionnelles d'optimisation et d'économie d'énergie. Le traitement opportuniste du signal pourrait devenir une solution majeure pour réduire la charge de calcul en diminuant la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre associées.
Mots‑clés
Calculs numériques, consommation d'énergie, traitement numérique du signal
