Ученые нашли способ ускорить оптимизацию нейросетей до 500 раз при помощи законов физики
Исследователи Лаборатории социальной и когнитивной информатики НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург под руководством Сергея Кольцова научились уменьшать размер нейронных сетей быстро и без потери качества благодаря методам статистической физики.
Современные нейронные сети становятся все мощнее, однако их рост создает серьезные ограничения. Модели вроде GPT содержат десятки и сотни миллиардов параметров — чисел, через которые проходит информация при обработке запроса. Но вместе с качеством увеличивается стоимость создания и использования ИИ.
«Крупнейшие модели требуют сотен гигабайт памяти: это создает экономический барьер и ограничивает доступ к технологиям, — пояснил руководитель исследования Сергей Кольцов. — Мы решили проанализировать поведение нейронной сети во время сжатия и сопоставить его с известными функциями из статистической физики».
Проблема сжатия особенно актуальна там, где данные нельзя передавать во внешние облачные сервисы. Банки работают в закрытых контурах, медицинские учреждения защищают информацию о пациентах, государственные организации не могут делиться конфиденциальными сведениями. Всем им нужны эффективные, но компактные решения, способные работать на локальном оборудовании — от сервера в собственном дата-центре до обычного ноутбука врача.
Существующие методы сжатия нейросетей основаны на простой идее: не все параметры модели одинаково важны для ее работы. Некоторые можно удалить практически без последствий. Сложность в том, чтобы понять, какие именно. Классический подход требует проводить множество экспериментов, постепенно изменяя степень сжатия и каждый раз проверяя точность работы модели. Это занимает большое количество времени.
«Наша точка зрения позволяет посмотреть на нейронную сеть как на статистическую систему. Это раздел науки, изучающий поведение объектов с огромным числом элементов: от молекул газа до магнитных материалов. Нейронная сеть с миллиардами параметров оказалась похожа на такие структуры. В точках экстремума — максимума или минимума — модель сохраняет оптимальное соотношение между размером и качеством работы. То есть мы доказали, что этот подход позволяет ускорить поиск оптимального количества алгоритмов в сотни раз», — рассказал профессор департамента информатики НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург.
Исследовательская группа из четырех человек — трое российских ученых и специалист из Индии — работала над проектом с начала 2025 года. Результаты работы опубликованы в журнале Physica A: Statistical Mechanics and its Applications.
Важно было проверить универсальность метода. Эксперименты проводились на моделях среднего размера — от семи до десяти миллиардов параметров. Это те системы, которые можно запустить на мощном ноутбуке или небольшом сервере. Именно такие решения нужны медицинским ассистентам, корпоративным аналитическим системам, локальным сервисам обработки данных.
«Мы тестировали гипотезу на моделях разного масштаба и назначения — от обработки текстов до распознавания изображений, — пояснил Кольцов. — Метод показал свою эффективность на разных архитектурах. Где-то лучше, где-то чуть хуже, но главное — он работал, и работал быстро. В зависимости от модели ускорение составило от десяти до пятисот раз по сравнению с традиционным подходом».
Метод уже доступен для использования. Любой разработчик или исследователь может применить описанный подход к своим моделям. Это особенно актуально для компаний и организаций, которые запускают нейросети на собственном оборудовании с ограниченными ресурсами.
Сейчас ученые продолжают работу, оптимизируя количество нейронов в каждом слое сети. Далее планируется сократить число блоков в архитектуре модели. Сколько их нужно для оптимальной работы — вопрос, на который сегодня нет четкого ответа. «Если научиться определять оптимальное количество блоков до начала обучения модели, экономия будет колоссальной. Это наша следующая цель», — отметил ведущий научный сотрудник Лаборатории социальной и когнитивной информатики.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые создали математическую модель, которая показала вероятную гибель древнего спутника Венеры из-за гравитационных сил. Теоретическое исследование предлагает один из сценариев развития Солнечной системы, чтобы понять причины кардинальных различий в эволюции Земли и ее соседки.
Ученые из МФТИ и ИППИ РАН выяснили, что у квантовых полей вблизи черных дыр (или ускоренно расширяющейся Вселенной) есть «порог нагрева». До этого порога чем выше температура, тем быстрее поле «забывает» свое прошлое. А выше порога нагрев уже не помогает: скорость забывания становится постоянной и определяется не температурой, а самой формой пространства (например, размером горизонта).
Почему один человек легко заводит друзей, а другой предпочитает держаться в стороне? Откуда берется привычка все планировать? Почему некоторые люди сомневаются в себе? Международный коллектив ученых проанализировал данные о геномах миллиона человек и выявил 1260 независимых генетических вариантов, связанных с основными пятью чертами личности человека. Результаты исследования показали, что на индивидуальные особенности личности влияет не только воспитание, опыт и окружающая среда, но также гены.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Международная группа физиков зафиксировала под землей в США аномальный всплеск энергии, похожий на прямое столкновение невидимой частицы темной материи с обычным веществом. Подземные датчики поймали сигнал, который не удалось списать ни на один из известных науке видов радиации или фоновых помех.
Мумии сохраняют следы не только болезней и травм, но и самих процедур, которым подвергали тела после смерти. Компьютерная томография головы мумии, много десятилетий пролежавшей в музее, раскрыла не совсем привычный способ извлечения мозга и другие детали бальзамирования.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно