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 Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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