Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Исследования ученых РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина подтвердили, что технология производства авиационного топлива SAF из растительных лигноцеллюлозных отходов позволит снизить выбросы углекислого газа на 75% по сравнению с нефтяным керосином.
На стыке трех литосферных плит у Красного моря заметили необычный вулканический процесс: где-то магма поднимается равномерным потоком, где-то — по частям. По мнению геологов, такой «пульс» вызван тем, что в некоторых местах магма с большим трудом пытается пробиться на поверхность.
За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.
Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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