Automated Synthesis of Commutative Approximate Arithmetic Operators

Přibližné výpočty, které využívají přirozenou odolnost vůči chybám, se ukazují jako slibná strategie pro snížení spotřeby energie v digitálních systémech. Hlavním cílem tohoto článku je představit účinnou metodu založenou na kartézském genetickém programování pro návrh přibližných aritmetických obvodů s komutativní vlastností. Konkrétně se tato práce zaměřuje na návrh 8bitových aproximativních násobiček a 32bitových aproximativních sčítaček, které slouží jako základní komponenty hardwarových akcelerátorů v neuronových sítích. Zjistili jsme, že zatímco návrh komutativních aproximativních sčítaček nepředstavuje pro evoluci žádný problém, návrh komutativních aproximativních násobiček představuje náročný problém, který způsobuje, že běžně používaná CGP se zasekne na vysoce suboptimálních řešeních. V reakci na tuto výzvu navrhujeme nový operátor mutace specifický pro danou aplikaci. Tento operátor výrazně zvyšuje efektivitu procesu prohledávání a umožňuje objevit řešení, která byla dříve nedosažitelná. Dosažené výsledky ukázaly, že uložení požadavku na komutativní vlastnost nijak zásadně neohrožuje kompromisy mezi kvalitou a chybou získaných přibližných obvodů, takže výsledná Paretova fronta je srovnatelná s výsledky, které nebyly omezeny.