Сегодня 10 ноября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Термодинамику научили вычислять — энергоэффективность улетела в космос

Вся история вычислений — это непрерывная борьба с помехами и потерями энергии в процессе рассеяния тепла. Мощное железо решает вопрос производительности, но излишки тепла растут экспоненциально, и даже хороший кулер или СЖО не в силах справиться. Но, что если не бороться с теплом и с тепловым шумом, как источником ошибок, а взять его на вооружение? А так можно было? Действительно, так можно.

 Источник изображения: Berkeley Lab

Источник изображения: Berkeley Lab

Исследователипредложили концепцию термодинамического вычисления, когда тепловой шум — случайные флуктуации электронов из-за нагрева и остывания — перестаёт быть помехой и становится источником энергии для вычислений.

В классических компьютерах и квантовых системах шум подавляется с огромными энергозатратами на охлаждение и повышение мощности сигналов, но предложенная учёными система работает на предельно малом энергетическом масштабе, близком к энергии теплового шума. Систему просто оставляют в покое и естественные тепловые колебания сами переводят её из одного состояния в другое, выполняя полезные операции. «Термодинамические вычисления — это вычисления, питаемые шумом», — как лаконично объяснили авторы исследования.

Отметим, что ранее подобный метод вычислений был продемонстрирован для уравнений линейной алгебры. Нейронные сети требуют нелинейных расчётов, возможность которых на термодинамических системах впервые показала команда учёных. Тем самым появляется возможность проводить сложные нелинейные расчёты, аналогичные нейронным сетям, при комнатной температуре без активного энергопотребления на подавление шума.

Команда разработала дизайн «термодинамических нейронов» — нелинейных компонентов, которые ведут себя как нейроны в сети, позволяя выполнять произвольные нелинейные расчёты. Ещё одним недостатком предыдущих подходов было то, что перед началом вычислений приходилось долго ждать, пока система придёт в равновесное состояние. Новый подход позволяет избежать ожидания и начинать вычисления в любой момент состояния системы, не дожидаясь наступления термодинамического равновесия.

Поскольку система стохастическая (каждый запуск даёт немного разные результаты из-за шума), стандартный градиентный спуск для выполнения алгоритма не подходит. Поэтому исследователи рассчитали эволюционные алгоритмы на суперкомпьютере Perlmutter (NERSC), оценив триллионы стохастических траекторий. Алгоритм оптимизировал параметры цепей, чтобы система выдавала нужный результат в заданный момент времени. Так сказать, нашли, как лучше всего конвертировать шум в работу нейросетей.

Безусловно, использование суперкомпьютера на этапе поиска наиболее эффективных траекторий термодинамических изменений в схемах — это колоссальные энергозатраты. Но после обучения всё можно воплотить в железе, в частности, для получения ответов в процессе «простого» остывания процессора без существенного внешнего питания.

Моделирование показало, что инференс (вывод) происходит с экстремально низким энергопотреблением — на порядки эффективнее классических чипов для задач машинного обучения. Поручите выдачу ответов на поисковые запросы такому «ленивому» процессору, и сэкономите прорву энергии! Кажется фантастикой? А ведь такие процессоры уже есть и, похоже, их станет ещё больше. Энергогенерация в нашем мире не резиновая и её резервы уже заканчиваются.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Двойная жизнь, полицейские облавы и запретная любовь: анонсирована Beholder 4 28 мин.
Календарь релизов 9–15 ноября: Warhammer Survivors, Dreadmoor и Casualties: Unknown 9 ч.
Meta представила Muse Ember — дешёвую ИИ-модель для армии автономных агентов 11 ч.
Rockstar и PlayStation устроят в Майами фестиваль «безостановочной музыки» от звёзд саундтрека GTA VI 11 ч.
Apple начала продавать дополнительные запросы к ИИ за $50 — тем, кому подписки Creator Studio недостаточно 13 ч.
ЕС захотел встроить в сервисы Google, Meta и TikTok выключатель функций, вызывающих цифровую зависимость 13 ч.
«Абеляр, расчисти мой календарь»: трейлер с датой релиза Warhammer 40,000: Dark Heresy приятно удивил игроков 13 ч.
Эксклюзивы PlayStation вернулись: Sony стала маркировать главные игры PS5 знаком PlayStation Exclusive 14 ч.
Instagram с помощью ИИ вычислит «миллионы подростков» по всему миру — даже если они притворяются взрослыми 15 ч.
Тернус решил ускорить разработку ПО Apple — для этого придётся ослабить контроль 18 ч.
Суперкомпьютер МГУ получил российскую СХД на процессорах Baikal-S 8 ч.
Дженсен Хуанг потерял за день миллиарды долларов на фоне скандала — акции Nvidia рухнули 9 ч.
Новая статья: Обзор Netcraze Titan SE (NC-4210): маршрутизатор, DSL-модем и твердотельный NAS в одном флаконе 10 ч.
Samsung наконец запускает производство чипов в США — первые чипы для Tesla выпустят уже в этом году 10 ч.
В пятницу 13-го SpaceX впервые попытается поймать обе половинки мегаракеты Starship 10 ч.
Любовно-шпионский скандал вокруг главы Nvidia обрастает китайскими связями — в истории всплыл след Alibaba 11 ч.
Google представила ИИ-ускорители TPU 8tx и TPU 8i Max 12 ч.
Amazon не сдалась после провала Astro и готовит нового домашнего робота 12 ч.
Sony представила особую версию PlayStation Portal с увеличенной памятью и жёсткой привязкой к региону 13 ч.
Китай вступился за Дженсена Хуанга и назвал шпионский скандал клеветой 15 ч.