Возможны ли вероятностные вычисления на основе законов термодинамики?
Американский стартап Extropic обещает кардинально (на много порядков) снизить удельные энергозатраты систем искусственного интеллекта (ИИ) с помощью «термодинамических вычислений» на вероятностных компьютерах. Что это такое?
Отрадно видеть инноваторов, которые задались задачей оптимизации прожорливого до энергии искусственного интеллекта. Однако ребята этим не ограничиваются. Они говорят, что создали принципиально новый вычислительный элемент – pbit («пибит», или вероятностный бит). Если у вас возникла ассоциация с кубитом, вы не ошиблись: учредители стартапа раньше занимались искусственным интеллектом и квантовыми компьютерами, считают эти технологии реализованными не лучшим образом, а потому постарались подчеркнуть принципиальное отличие своей архитектуры.
В статье «Квантовые вычисления для “чайников”» (для перехода к ней щёлкните здесь) мы пытались проникнуть в суть работы квантового компьютера и парадоксальным образом пришли к выводу, что на нынешнем уровне понимания квантовых явлений это может быть принципиально невозможно. Образно говоря, квантовый компьютер представляет собой «чёрный ящик», с которым можно работать по понятным правилам, но заглянуть внутрь не получится.
С концепцией термодинамических вычислений от Extropic разобраться проще. Если отбросить лишние подробности (их вы найдёте на сайте extropic.ai), тогда можно сказать, что вводится термодинамический сэмплер (Thermodynamic Sampling Unit), который использует тепловую энергию частиц, то есть броуновское движение, чтобы заменить дискретное двоичное цифровое представление данных (ноль либо единица) непрерывным аналоговым представлением в диапазоне 0–1. При этом, в сравнении с квантовым компьютером, требующим криогенных температур (читай: больших затрат энергии на охлаждение оборудования), термодинамический работает при комнатных температурах. Более того, кубиты квантового компьютера необходимо возбуждать (в случае сверхпроводящих кубитов это делается подачей СВЧ-излучения на переход Джозефсона), а пибиты в специальном возбуждении не нуждаются. Считать состояние пибита намного легче, чем состояние кубита.
Следуя принципу «Тот, кто нам мешает, тот нам поможет» из кинофильма «Кавказская пленница», инноваторы собираются обратить на пользу тепловой шум электронов, возникающий в схемах. И этот шум не просто становится источником энергии, он применяется для реализации различных вероятностных алгоритмов. Ведь не секрет, что на традиционных компьютерах генераторы случайных чисел работают медленно и оставляют желать лучшего в плане равномерности получаемого распределения. Кроме того, пибиты обещают распараллеливание многочисленных операций, которые в сегодняшних нейросетях выполняются последовательно, а потому долго. Так, инноваторы говорят о технике статистического сэмплирования, которая даёт качественное представление о закономерности, не требуя её просчёта на всём массиве исходных данных. Только здесь, по данным компании Extropic, энергетический выигрыш достигнет 10000.
Непросто разобраться в теме, сравнивая предложенную архитектуру сразу с двумя совершенно разными технологиями – квантовыми компьютерами и нейронными сетями, исполняемыми на обычных серверах. Кстати, ребята опровергают комментарии, что их детище реализует квантовые алгоритмы при комнатной температуре путём усреднения температурных броуновских флуктуаций.
Предлагаем читателю составить собственное мнение, посмотрев рекламный ролик от компании Extropic.
Таким образом, будущий искусственный интеллект может оказаться намного более энергоэкономным, чем сегодняшний.
Теги: назад к аналоговым ЭВМ, изобретая вероятностный компьютер, новые архитектурные решения для ИИ, энергосберегающий искусственный мозг, броуновское движение на пользу вычислительной технике, Extropic ломает стереотипы, американцы придумали что-то интересное.
______________________________
Спасибо за ваши комментарии и лайки. Нам важно, что вы нас читаете.