Нейросеть на оптической основе оказалась в 100 раз энергоэффективнее обычной
Используя пространственный модулятор света и небольшой набор программируемых параметров, ученые проводили нелинейно-оптические вычисления внутри многомодовых волокон. Итоговая производительность работы их сети была сопоставима с нейросетями с более чем в 100 раз большим количеством параметров.
Современные генеративные модели искусственного интеллекта используют сотни миллиардов параметров для решения все более сложных задач. Обучение нейросетей таких масштабов требует огромных вычислительных мощностей, которые могут быть предоставлены только центрами обработки данных величиной с ангар, потребляющими энергию, эквивалентную потребностям в электричестве среднего по размеру города. Например, на обучение языковой модели GPT-3, которая имеет 175 миллиардов параметров, было потрачено 1,3 гигаватт-часа электроэнергии, что достаточно для полной зарядки 13 тысяч автомобилей Tesla Model S.
Для устойчивого развития искусственного интеллекта в его нынешнем темпе возникает необходимость переосмыслить как сами алгоритмы машинного обучения, так и требующееся для них вычислительное оборудование. Одним из решений может стать оптическая аппаратная реализация архитектуры нейронных сетей, то есть переход от опоры на чисто транзисторные вычислительные мощности к системам на оптоволоконной основе. В новом исследовании, опубликованном в журнале Advanced Photonics, группа ученых разработала такую нейросеть.
Предложенная архитектура сочетает в себе оптическую составляющую с небольшим количеством программируемых в цифровом виде параметров. С помощью метода, известного как формирование волнового фронта, исследователи управляли ультракороткими импульсами в многомодовых волокнах — это волокна с большим диаметром сердцевины, проводящие лучи света благодаря эффекту полного внутреннего отражения. Такие оптические волокна поддерживают несколько поперечных мод для заданной оптической частоты и поляризации. С их помощью ученые осуществляли нелинейно-оптические вычисления со средней оптической мощностью, измеряемой всего в микроваттах.
В результате производительность для задачи классификации изображений была сопоставима с цифровыми системами на транзисторной основе, имеющими в 100 с лишним раз большее количество параметров при одинаковом уровне точности. Ученые уменьшили количество параметров модели на 97 процентов, что привело к общему сокращению цифровых операций на 99 процентов по сравнению с аналогичной цифровой многослойной нейронной сетью, основанной на чисто транзисторной аппаратной части. Например, система приблизительно с двумя тысячами параметров работала так же хорошо, как типичная цифровая нейронная сеть более чем с 400 тысячами параметров.
Отдельно авторы рассмотрели вопрос скорости вычислений их нейросети, которая определяет итоговую скорость получения выводов от модели. Для их варианта сети она невысока и ограничена частотой обновления жидкокристаллического пространственного модулятора света. Это ограничение можно преодолеть, перейдя на более быстрый метод формирования волнового фронта: например, если использовать коммерческие цифровые микрозеркальные устройства и квадрантные фотодиоды — это фотодиоды, которые состоят из четырех оптически активных зон (излучающие диоды), разделенные между собой небольшим промежутком (их обычно используют для определения положения лазерных лучей друг относительно друга).
Реализуя ту же архитектуру оптических вычислений с набором коммерчески доступного высокоскоростного оборудования, можно было бы достичь производительности 25 терафлопс при общем энергопотреблении 12,6 ватта, что значительно ниже, чем потребление в 300 ватт классическим транзисторным графическим процессором с сопоставимой производительностью.
Обращает на себя внимание огромный разрыв в возможностях нейросетей на оптической элементной базе и на классической транзисторной. Если его удастся перенести в серийные коммерческие решения, то именно первые, по всей видимости, станут будущим в развитии больших языковых моделей, подобных GPT-4.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ и Объединенного института ядерных исследований завершили комплексный анализ поведения констант связи Стандартной модели на высоких энергиях. Используя ренормализационную группу, авторы оценили вероятность того, что наш вакуум — физическое состояние, в котором существует все вещество во Вселенной,— рано или поздно «провалится» в более глубокое энергетическое состояние.
В работе летчика-испытателя возникают тысячи нештатных ситуаций. У пилота нет времени на раздумья, действовать нужно очень быстро. Со временем у пилотов появляется так называемая летная интуиция. Однако испытатель Су-57, герой России Сергей Богдан не исключил, что со временем летную интуицию сможет заменить искусственный интеллект.
Ученые Сеченовского Университета и коллеги показали, что поврежденный лицевой нерв можно восстанавливать с помощью участка самого нервного ствола — без забора дополнительного фрагмента собственного нерва из другой области. При этом стандартная пересадка фрагмента собственного нерва пока дала более выраженное восстановление, поэтому новый подход авторы рассматривают не как замену, а как щадящую альтернативу для отдельных случаев.
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.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
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.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
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
Последние комментарии