محصول جدید دانشمندان MIT؛ تراشه سیلیکونی مبتنی بر GRAND
دانشمندان آمریکایی موفق به ساخت یک تراشه سیلیکونی مبتنی بر الگوریتم رمزنگاری جهانی GRAND شدند.
به گزارش خبرنگار حوزه دریچه فناوری گروه فضای مجازی باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از mit.edu، تراشه هوشمند جدید ساخته شده توسط محققان موسسه فناوری ماساچوست نیاز به سخت افزار رمزگشایی خاص را حذف می‌کند، می‌تواند کارایی سیستم‌های بازی رایانه‌ای، شبکه‌های اتصال ۵G، اینترنت اشیا و موارد دیگر را افزایش دهد. از این پردازنده به عنوان یک سیستم جهانی برای رمزگشایی هر نوع داده ارسال شده در سراسر شبکه یاد می‌شود.
کابرد الگوریتم رمزنگاری جهانی GRAND
محققان MIT، دانشگاه بوستون و دانشگاه مینوت در ایرلند اولین تراشه سیلیکونی را ایجاد کرده اند که قادر است هر کد را صرف نظر از ساختار آن با حداکثر دقت و استفاده از یک الگوریتم رمزنگاری جهانی به نام Guessing Random Additive Noise Decoding (GRAND) رمزگشایی کند. GRAND با حذف نیاز به رمزگشا‌های متعدد و پیچیده از نظر محاسباتی کارایی بیشتری را ایجاد می‌کند که می‌تواند در فناوری واقعیت افزوده و مجازی، بازی‌های کامپیوتری، شبکه‌های ۵G و دستگاه‌های متصل به یکدیگر که پردازش حجم بالایی از داده‌ها را با حداقل تاخیر انجام می‌دهند، کاربرد داشته باشد.
تیم تولید کننده اولین تراشه سیلیکونی
رهبری این تحقیقات در MIT برعهده Muriel Médard، استاد Cecil H و Ida Green در گروه مهندسی برق و علوم کامپیوتر است. از دیگر همکاران این پروژه می‌توان به Amit Solomon و Wei Ann، دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه MIT، ارسلان ریاض و وایباو بانسال، دانشجویان کارشناسی ارشد در دانشگاه بوستون، Rabia Tugce Yazicigil استادیار مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه بوستون، کن آر دافی، مدیر موسسه همیلتون در دانشگاه ملی ایرلند در مینوت و کوین گالیگان، دانشجوی کارشناسی ارشد Maynooth اشاره کرد. این پژوهش هفته آینده در کنفرانس تحقیقات و مدارات دستگاه‌های جامد اروپایی ارائه می‌شود.
Hash چیست؟
یکی از راه‌های تصور این کدها، هش‌های اضافی هستند که در این مورد شامل مجموعه‌ای از "۱s و ۰s" است و به انتهای داده اصلی اضافه و قوانین ایجاد Hash ها در یک کتاب کد خاص ذخیره می‌شوند. هش یک خروجی رمزگذاری شده را با طول ثابت عرضه می‌کند. همانطور که داده‌های رمزگذاری شده از طریق یک شبکه حرکت می‌کنند، هش‌ها تحت تأثیر نویز یا انرژی که سیگنال را مختل می‌کند که اغلب توسط سایر دستگاه‌های الکترونیکی تولید می‌شود، قرار می‌گیرند. هنگامی که داده‌های رمزگذاری شده و سر و صدایی که آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد به مقصد می‌رسند، الگوریتم رمزگشایی با کتاب کد خود مشورت می‌کند و از ساختار هش برای حدس زدن اطلاعات ذخیره شده استفاده می‌کند.
نحوه فعالیت GRAND
در عوض، GRAND نویز موثر بر پیام را حدس می زند و از الگوی صدا برای استنباط اطلاعات اصلی استفاده می‌کند. GRAND مجموعه‌ای از توالی‌های نویز را به ترتیب احتمال وقوع ایجاد و آن‌ها را از داده‌های دریافتی کم کرده و بررسی می‌کند که آیا کلمه رمز حاصل در یک کتاب کد وجود دارد یا خیر. سر و صدا در طبیعت تصادفی به نظر می‌رسد ولی دارای یک ساختار احتمالی است که به الگوریتم اجازه می‌دهد حدس بزند که چه چیزی ممکن است باشد.
مدارد می‌گوید: " این کار به نوعی، شبیه عیب یابی است. برای مثال اگر شخصی ماشین خود را به مغازه بیاورد، مکانیک کار را با نقشه برداری کل خودرو آغاز نمی‌کند. آن‌ها با پرسیدن این که به احتمال زیاد چه اتفاقی افتاده است یا اشکال ماشین کجاست؟ شروع می‌کنند. بعضی مواقع نیز فقط به گفتن جملات شاید به گاز نیاز داشته باشد یا باتری خالی کرده است، اکتفا می‌کنند. "
تراشه هوشمند GRAND از یک ساختار سه لایه استفاده می‌کند که با ساده‌ترین راه حل‌های ممکن در مرحله اول شروع می‌شود و در دو مرحله بعدی تا الگو‌های نویز طولانی‌تر و پیچیده‌تر نیز کار می‌کند. هر مرحله مستقل عمل می‌کند که باعث افزایش توان سیستم و صرفه جویی در قدرت می‌شود. این دستگاه همچنین برای جابجایی یکپارچه بین دو کتاب کد طراحی شده است. این شامل دو تراشه حافظه‌ای با دسترسی تصادفی استاتیک است که یکی می‌تواند کلمات رمز را ترک کند، در حالی که دیگری یک کتاب کد جدید بارگذاری می‌کند و سپس بدون هیچ گونه خرابی به سیستم رمزگشایی تغییر می‌کند.
بعد از آزمایش تراشه GRAND، محققان دریافتند که می‌تواند به طور موثر هر کد افزونگی متوسط تا ۱۲۸ بیت طول را تنها با یک میکرو ثانیه تاخیر رمزگشایی کند. این کار جدید مدارد و همکارانش برای اولین بار اثربخشی و کارایی GRAND را در سخت افزار نشان می‌دهد.
مدارد می‌گوید: " توسعه سخت افزار برای الگوریتم رمزگشایی جدید محققان را ملزم کرد که ابتدا مفاهیم پیش فرض خود را کنار بگذارند. ما نمی‌توانیم از کار‌هایی که قبلاً انجام شده استفاده مجدد کنیم. این مانند یک تخته سفید کامل بود. ما مجبور بودیم در مورد تک تک اجزاء از ابتدا فکر کنیم. من فکر می‌کنم وقتی تراشه بعدی خود را تولید کنیم، نکاتی که در ساخت اولین تراشه سیلیکونی با آن مواجه شدیم را یادداشت کرده و می‌توانیم بهتر این کار را انجام دهیم."
تراشه‌ای برای آینده
از آنجا که GRAND فقط از کتاب‌های کد برای تایید استفاده می‌کند، علاوه بر کار با کد‌های قدیمی می‌تواند برای کد‌هایی که هنوز معرفی نشده اند نیز استفاده شود. در پیاده سازی اتصالات ۵G، تلاش تنظیم کننده‌ها و شرکت‌های ارتباطی این بود که متوجه شوند کدام کدها باید در شبکه جدید استفاده شود. در نهایت تنظیم کننده‌ها از دو نوع کد سنتی برای زیرساخت شبکه‌های ۵G در شرایط مختلف استفاده کردند. به کارگیری GRAND می‌تواند نیاز به استانداردسازی در آینده را از بین ببرد. تراشه GRAND حتی می‌تواند منجر به نوآوری در زمینه برنامه نویسی شود.
مسئولان تیم پژوهش می‌گویند: "به دلایلی که کاملاً از آن‌ها مطمئن نیستیم، مردم با ترس به برنامه نویسی نزدیک می‌شوند. این فرایند از نظر ریاضی سخت و التهاب آور است، بنابراین مردم فقط از کد‌هایی که قبلاً وجود دارد، استفاده می‌کنند. امیدواریم تراشه جدید که چندان استاندارد گرا هم نیست و مردم را قادر می‌سازد تا هم از کد‌های موجود استفاده کنند و کد‌های جدیدی ایجاد کنند با استقبال آن‌ها رو به رو شود."
همچنین Médard و همکارانش قصد دارند با توسعه تراشه GRAND، مشکل تشخیص نرم را حل کنند. در تشخیص نرم، داده‌های دریافتی دقت کمتری دارند. آن‌ها همچنین می‌خواهند توانایی GRAND در شکستن کد‌های طولانی و پیچیده‌تر و ساختار تراشه سیلیکون را برای بهبود بهره وری انرژی مورد آزمایش قرار دهند. بودجه و امکانات اجرای این تحقیق توسط موسسه یادبود Battelle و بنیاد علمی ایرلند تأمین شده است.
بیشتر بخوانید
گزارش از مهران محمدپور
انتهای پیام/
