Opportunità di ottimizzazione energetica
L’elaborazione numerica dei segnali (DSP) riguarda un grande numero di tecniche usate per migliorare i segnali digitali per una maggiore precisione e affidabilità. Il mondo è per natura analogico, ma i computer (in realtà, i convertitori analogico-digitale) digitalizzano i segnali per usarli. La DSP aiuta a distinguere il segnale dal rumore. Le applicazioni della DSP sono praticamente illimitate, includono i modem per la comunicazione digitale wireless e gli smartphone, il monitoraggio della salute e l’elaborazione audiovisuale. I sistemi di ingegneria sono spesso progettati per affrontare lo scenario peggiore, e la DSP non costituisce un’eccezione. La precisione dell’elaborazione è mantenuta a un livello molto alto in tutti i casi a spese dell’efficienza energetica. Un nuovo quadro pratico per ridurre in modo dinamico la precisione quando le condizioni sono appropriate potrebbe produrre un impatto notevole sull’uso dell’energia e sugli sprechi. Il progetto OPPORTUNISTIC-DSP, sostenuto dall’UE, ha sviluppato un sistema per le applicazioni che richiedono un’efficienza energetica elevata, in cui il vantaggio maggiore potrebbe essere raggiunto riducendo la precisione numerica quando possibile. Gli scienziati hanno identificato un certo numero di caratteristiche elastiche specifiche del contesto, hanno adattato i calcoli per il contesto specifico (operatore, numero e precisione), e hanno monitorato le condizioni di attuazione ininterrottamente per trovare delle opportunità di semplificazione. Cambiare la precisione numerica tempestivamente ha un impatto importante negli scenari computazionali ad alta dinamica, in cui la differenza tra il caso peggiore e il caso tipico della precisione numerica può essere enorme. Quando applicato su un ricevitore avanzato con input e output multipli (come la LTE (Long Term Evolution) sviluppata dal progetto di partenariato di terza generazione (3GPP)), il nuovo approccio ha ottenuto una riduzione del 40 % del consumo energetico rispetto all’attuazione della precisione fissa. Sebbene il concetto sia semplice, la sua attuazione è estremamente tediosa, in quanto prevede perfezionamenti multipli della precisione finita, che sono procedure di ottimizzazione che richiedono molto tempo. Riconoscendo questo, il team ha sviluppato tre approcci per consentire una maggiore automazione del processo di progettazione finalizzata a ridurre al minimo la complessità del progetto. Le rappresentazioni digitali del mondo sono diventate la norma con i calcoli effettuati regolarmente in modo veloce da dispositivi DSP e computer. OPPORTUNISTIC-DSP ha compiuto un importante progresso nella direzione degli algoritmi e delle tecniche che agevoleranno delle riduzioni intelligenti della precisione mediante approssimazioni opportunistiche. È stato dimostrato che queste tecniche riducono notevolmente il consumo di energia senza compromettere la funzionalità e che sono complementari a molte altre tecniche tradizionali di ottimizzazione del risparmio energetico. Perciò, la DSP opportunistica potrebbe rappresentare un modo importante per diminuire il carico computazionale e simultaneamente abbassare il consumo di elettricità e le emissioni associate.
