Современные системы искусственного интеллекта потребляют огромное количество энергии, но ученые нашли принципиально новый подход, способный решить эту проблему: компьютер, который использует тепловой шум — обычно считающийся помехой — в качестве ресурса для вычислений.
При любой температуре выше абсолютного нуля атомы и молекулы находятся в постоянном хаотичном движении — это и есть тепловой шум. В обычных компьютерах энергия, необходимая для переключения битов, настолько велика, что эти случайные флуктуации просто не имеют значения. Но что если построить систему, которая не подавляет такой шум, а использует его?
Автор разработки, научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли Стивен Уайтлэм проводит аналогию с кораблями в океане. Волны здесь играют роль теплового шума. «Обычные вычисления — это океанский лайнер, который просто идет вперед, не обращая внимания на волны. Очень эффективно, но и очень дорого в смысле затрат энергии, — объясняет он. — А термодинамические вычисления — это серфер, использующий энергию волн».
Обычные компьютеры работают с определенными значениями битов — единицами и нулями. Термодинамический компьютер оперирует вероятностями, что позволяет решать некоторые задачи с гораздо меньшими затратами энергии.
Уайтлэм обратил внимание на принцип работы диффузионных моделей — того типа ИИ, который лежит в основе современных генераторов изображений. Если взять картинку и постепенно добавлять шум, пока она полностью не исчезнет, нейросеть можно обучить обращать этот процесс вспять — то есть, восстанавливать изображение из хаоса. А в термодинамической системе шум уже присутствует бесплатно.
Источник: hi-tech.mail.ru