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2月 5, 2018

発明家が浮動小数点エラーの問題を解決!?

HPCwire Japan


Tiffany Trader

編集者注(1月18日):
この記事が公開された後、数多くの読者からJorgensenの技術の独創性について懸念が表明され、先行技術の存在が指摘されている。具体的には、John GustafsonのUnumと区間演算の研究はSunと2015年のThe End of Errorの両方で発表されています。これはJorgensenの特許出願が提出される19ヶ月前に出版された。読者の記事への積極的な関与に感謝します。


発明家Alan Jorgensenのプレスリリースによれば、「何十年もの浮動小数点エラーの問題は解決された。」この計算機科学者は、「最後の桁まで正確な実数を表現できるプロセッサ設計」を出願し、特許を取得した。特許(第9,817,662号「浮動小数点演算時のエラーにおけるバウンド計算と保持装置およびその方法」)は、2017年11月14日に発行された。

Alan Jorgensen

Jorgensenは、彼の有限浮動小数点システムを「コンピューティング産業のゲームチェンジャー」として提示し、28人の米軍の死亡をもたらした1991年のパトリオットミサイルの失敗を含む致命的な失敗を引き起こした重大な問題に取り組んでいる。

この発明者は、表現される実数を含む2つの限界(または境界)を計算することによって浮動小数点エラーに対処するプロセスの特許を取得した。これらの境界は、連続する計算によって保持される。計算された結果が十分に正確でない場合、その値を使用して行われるその後の計算がそうであるように、結果はそのようにマークされる。

Jorgensenによると、この方法はリアルタイムで実行され、既存のハードウェアやソフトウェアと連動して動作するという。また、既存の標準化された浮動小数点とこの新しい境界浮動小数点フォーマットの変換は、簡単な操作で行うことができるという。

報告されない浮動小数点エラーは、特に天気予報、GPS、自律車両、ファイナンスなど、正確性と安全性が最も重要な高度に演算集約的な機能に関係する。 Jorgensonは、彼のシステムでは浮動小数点値の精度を最後の桁において、プラスまたはマイナス1に保証していると主張している。

本発明は、現行の方法と比較して性能またはメモリ空間への影響を最小限に抑えてエラー情報を提供すると言われている。 「現在の技術では、静的誤差分析には相当な数学的解析が必要であり、リアルタイムでの実際の誤差を特定することはできません。」と、この特許の一節は述べている。 「この作業は、高度に熟練した数学のプログラマーが行う必要があります。したがって、コストと時間が大幅に増加するために、エラー分析は重要なプロジェクトにのみ使用されます。対照的に、本発明は、計算時間のわずかな増加と、仮数部に利用可能な最大ビット数のわずかな増加とを伴うだけで、リアルタイムで誤差計算を提供するのです。」

完全な特許出願はこちらから

要約ではさらにいくつかの詳細が述べられている:

浮動小数点演算中にエラーの境界を計算し保持する方法および装置は、標準の浮動小数点フォーマットに、不十分な保持における通知を計算する保持有効ビットを記録する追加の境界フィールドを挿入する。丸めと取り消しの両方のエラーを考慮する境界フィールドには、損失ビットDフィールドと累積丸め誤差Rフィールドの2つの部分があります。 Dフィールドは、もはや有意義ではない浮動小数点表現のビット数を示している。表現される実数値の境界は、切り捨てられた浮動小数点値(最初の境界)と、失われたビット数(2番目の境界)によって決定される誤差の加算から決定される。本当の真の価値は、第一と第二の境界によって完全に収められている。有意ビットの許容損失(任意にプログラム可能)は、有意ビットの損失のフェールセーフでリアルタイムの通知を提供するのだ。

 

JorgensenのLinkedInプロフィールによれば、彼はコンピュータサイエンスの博士号を取得しており、ネバダ大学ラスベガス校(UNLV)のパートタイムのインストラクターであり、コンピューターサイエンス以外の学生にコンピュータサイエンスを教えている。