Z hlav českých studentů už vzešel nejeden nápad, který zaujal i významné investory ze zahraničí. V poslední době čeří vodu v moři zajímavých projektů Jiří Matyáš z brněnského VUT, který vymyslel, jak prodloužit výdrž baterií. Všimnou si ho významní výrobci smartphonů?
Na první pohled vypadá nápad 24letého Jiřího Matyáše jednoduše. Podle něj lze úpravou obvodu snížit spotřebu energie v mobilních a dalších zařízeních až o 90 %. Projekt stojí na předpokladu, že programy v obvodech v současnosti fungují až zbytečné přesně. Tvrdí, že úspory dosáhneme tím, když se v programu záměrně vytvoří malá chyba. Podle něj stačí zanést půlprocentní chybu, které si lidské oko ani nevšimne.
Jiří Matyáš z brněnského VUT zvítězil se svojí diplomkou v soutěži IT SPY
Drobné chyby člověk neodhalí
Displeje mobilů zobrazí miliony barev a procesor 60× za sekundu zcela přesně propočítává parametry každého pixelu. To neúměrně zatěžuje životnost baterie. „Lidské vnímání je omezené, člověk nerozpozná, zda je pigmentace na miliontém prvním, nebo druhém místě. Drobná chyba ve výpočtech barev tedy není lidským okem rozpoznatelná a uživatele zařízení nijak neomezuje. Cílem mého výzkumu je vyvinout digitální obvody, které budou počítat s určitou odchylkou, a tím ušetří energii. Lze to využít například při zpracování obrazu a zvuku, kde drobné chyby ve výpočtech nevadí,“ vysvětluje student. Energie by se podle Matyáše dala ušetřit také v neuronových sítích či zpracování signálu, multimédiích nebo při data miningu.
Úspěšná diplomka
A domněnka to není nijak slepá, jak potvrdil i Matyášův nedávný úspěch. Na problém se zaměřil ve své diplomové práci „Využití přibližné ekvivalence při návrhu přibližných obvodů“. Ta v konkurenci dalších téměř 2 000 diplomek z České a Slovenské republiky zvítězila koncem loňského roku v soutěži IT SPY.
Finalisté soutěže IT SPY.
S projektem mu pomohlo i zázemí Fakulty informačních technologií brněnského VUT. „Vyvinutá metoda je založená na evolučních algoritmech, které nová řešení hledají náhodné. V praxi to znamená, že výsledky dvou spuštění programu s naprosto stejným počátečním nastavením se mohou diametrálně lišit.“
„Aby bylo možné opravdu spolehlivě statisticky vyhodnotit výkonnost dané evoluční metody, je nutné provést velké množství experimentů. V jejich provádění nám velmi pomohl fakultní superpočítač, na němž je možné paralelně spustit více než tisíc evolučních běhů. Díky tomu jsme měli za pár hodin k dispozici výsledky, na které bychom při použití běžných počítačů museli čekat týdny,” popisuje Matyáš.
Tím, jak podobně snížit spotřebu baterií, se samozřejmě nezabývá pouze student pocházející ze Slavkova u Brna. „Na světě se tímto problémem zabývá několik desítek výzkumných skupin. Já jsem však první, kdo dokázal spojit dva přístupy a dosáhnout díky tomu zatím nejlepšího výsledku. Naše závěry jsme prezentovali například v Kalifornii,” uvádí Matyáš, který projektu věnuje zhruba dva roky a nemíní ho opustit ani v rámci svého doktorského studia. „Dále rozvíjím myšlenku přibližného počítání – snažíme se, aby naše metoda podporovala více druhů nejrůznějších obvodů, aby byla snadněji použitelná a také rychlejší,“ doplňuje.
Dočkáme se realizace?
Nyní však nastává otázka, zda se vůbec nápad dostane do praxe. Na první pohled revoluční technologie totiž skýtá několik otazníků. „Je to velice složitá otázka a nemyslím si, že by se na ni dalo více než velice rámcově odpovědět. Záleží to hlavně na tom, zda by se myšlenky ujal některý z velkých výrobců,” potvrzuje Matyáš.
Podle něj si v dnešní době pouze malý počet těch největších firem může dovolit vyvíjet ASIC obvody. Čili takové, které by bylo možné zákaznicky programovat. „Obvody je nutné je nutné vhodně integrovat do celého zařízení – nedají se využít jen tak samostatně. Vývoj nového hardwaru navíc stojí stále větší množství finančních prostředků, a protože zrychlování podle Moorova zákona už neplatí, výrobci se horko těžko snaží přinést zrychlení nebo další zlepšení, kvůli kterému by se do nového vybavení vyplatilo uživatelům investovat,“ vysvětluje Matyáš.
Matyášova práce může mít dopad v celosvětovém měřítku. Nikde však není psáno, že se zítra neobjeví nějaká jiná zázračná technologie, která půjde do praxe zavést jednodušeji.
