Вчені винайшли термодинамічний комп'ютер, який генерує зображення в 10 мільярдів разів енергоефективніше за штучний інтелект

Американські вчені запропонували використовувати в генераторах зображень на основі штучного інтелекту технологію термодинамічних обчислень — вона дозволяє скоротити енергетичні витрати на деякі операції до 10 мільярдів разів.

Джерело зображення: Steve Johnson / unsplash.com

Моделі генеративного ШІ, зокрема DALL-E, Midjourney та Stable Diffusion, створюють фотореалістичні зображення, але споживають при цьому величезну кількість енергії. Це дифузійні моделі. Під час навчання їм подають великі набори зображень, до яких поступово додають шум, поки картинка не стане схожою на перешкоди в старому телевізорі. Далі нейромережа оволодіває зворотним процесом і генерує нові зображення за запитом. Проблема в тому, що обчислення для алгоритмів ШІ з додаванням і подальшим видаленням шуму споживають занадто багато енергії — термодинамічні обчислення дозволяють скоротити їх несоразмерно можливостям сучасного цифрового обладнання, розповіли в Національній лабораторії імені Лоуренса в Берклі (Каліфорнія).

При термодинамічних обчисленнях використовуються фізичні схеми, які змінюють параметри у відповідь на шум, наприклад, викликаний випадковими тепловими перепадами в навколишньому середовищі. Стартап Normal Computing побудував чіп на основі восьми з'єднаних між собою резонаторів — з'єднувачі підключаються відповідно до типу задачі, яку вирішує чіп. Далі резонатори піддаються впливу зовнішнього середовища, вносять шум у ланцюг і таким чином виконують обчислення. Після того як система досягає стану рівноваги, рішення зчитується з нової конфігурації резонаторів.

Вчені Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі продемонстрували, що можна побудувати термодинамічну версію нейромережі. Ця методика закладає основу для генерації зображень за допомогою термодинамічних обчислень. У термодинамічний комп'ютер вводиться набір зображень, далі компоненти комп'ютера піддаються природним впливам середовища, поки зв'язки, що з'єднують ці компоненти, не досягнуть стану рівноваги. Далі обчислюється ймовірність того, що термодинамічний комп'ютер з заданим станом зв'язків зможе звернути цей процес, і значення цих зв'язків коригуються, щоб підвищити цю ймовірність до максимальної.

Симуляції підтвердили, що можна побудувати термодинамічний комп'ютер, налаштування якого допоможуть генерувати зображення рукописних цифр. Це досягається без енергоємних цифрових нейромереж або генератора псевдовипадкових чисел, що створює шум. У порівнянні з цифровими нейромережами термодинамічні комп'ютери поки примітивні, визнають вчені, і як проектувати їх для роботи на рівні DALL-E, вони поки не знають. Але в аспекті енергоефективності вони обіцяють значну перевагу.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки