デジタルでないチップはどのように動作するのだろうか。DARPAの描くイメージ。
コンピューターの定義をみると、「1と0を用いて計算処理を行い、データを保存するマシン」 となっている。しかし、いま米国防省が取り組もうとしているのは、この定義を一度粉々にして、まったく新しいものを考えだそうということだ。
米国防省の高等研究計画局（Defense Advanced Research Projects Agency：以下DARPA）が、「UPSIDE（Unconventional Processing of Signals for Intelligent Data Exploitation）」という新たな研究の取り組みに着手した。この取り組みは簡単にいうと、現在のコンピューターに不可欠とされるデジタルプロセッサーを使わない、まったく新たなコンピューターの仕組みを研究しようというもの。
DARPAでは、現在のプロセッサーに比べてはるかに消費電力の少ないプロセッサーを開発することを狙っている──そのプロセッサーは、結果の正確さに多少難があっても構わないという 。
DARPAは、現在のコンピューター技術が行き詰まりつつあると考えている。特にスパイ活動を行う無人機やヘリコプターに搭載され、大量の画像処理を行うカメラ用のコンピューターなど ではこの問題が目立ちつつあるという。UPSIDEの責任者を務めるダニエル・ハマーストームによれば、問題の原因はプロセッサー自体ではなく、コンピューターが使う電力にある ──この問題は、十年以上前から解決されずにきているという。
「この10〜15の年間に、パワースケーリング技術の発達が止まってしまい、それが問題となっている」とハマーストーム氏は話す。「半導体の性能は約18か月で倍になる」というムーアの法則はいまも有効だが、このプロセッサー側の性能向上に比べてバッテリーの性能向上のペースが遅く、それが「コンピューターシステムの処理効率向上の足を引っ張っている」（ハマーストーム氏）
ハマーストーム氏自身は、1980年代にインテルのチップ開発に携わったこともある人物。だが、彼がUPSIDEで開発しようとしているプロセッサーは、インテルのそれとはまったく違う方法で動くものになる。彼が求めているのは、0と1をチップトランジスターの電圧に対応させるブール論理にとって代わるもの。このロジックに則ったやり方では、トランジスターの状態を力業で0や1にしようとして、多くの電力を無駄に使ってしまう 。そのため、彼はチップメーカーの人間に対し、この力業抜きで確率に基づいた計算ができるアナログプロセッサーを開発するよう伝えているという。
アナログプロセッサーというアイデアは、実はかなり以前から存在していたもの。Analog Devices Lyric Labs groupのジェネラルマネジャー、ベン・ヴィゴダによれば、アナログコンピューターは1950年代に利用されていたが、トランジスターとデジタルプロセッサーで発展した過去50年のコンピューティング技術の影に隠れてしまったのだという。
「大学をちょうど退職するぐらいの研究者であれば、かつてアナログコンピューターをプログラミングしたことを覚えているかもしれない」とヴィゴダ氏は話す。「現在使われているパラダイムに本気で疑問を投げかけたこともあったが、それも随分と昔のことだ」（ヴィゴダ氏）
6年前、ヴィゴダ氏はLyric Semiconductorという会社を立ち上げた。「プロバビリティ・プロセッサー」という多機能なチップを開発していたこの会社は、のちに大手の半導体メーカー、Analog Devicesに買収されることになる。なお、Analog Devicesのプロセッサーは医療用機器、携帯電話、工業用機器、消費者向けのシステムなど、さまざまな製品に使われている。
この方式のコンピューターには、主に2つの大きなメリットが期待されている。そのひとつは、高い処理性能をもち、しかも消費電力の少ないシステムの実現につながることで、特に計算処理の精度があまり問われない、例えば画像レンダリングなどの用途にはこれが適している。もうひとつは、一部の複雑なデータ分析にかかわる問題を解決できる、新しいタイプのプロセッサーの開発。それが実現すると、今日のコンピューターサイエンスの最先端で生じている問題を解ける可能性が出てくるという 。
TEXT BY ROBERT MCMILLAN
IMAGE BY DARPA
TRANSLATION BY 中村航
WIRED NEWS 原文(English)
※この翻訳は抄訳です