Сегодня 16 октября 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 🔥
Государство продало «Леста Игры» — новым владельцем «Мира танков» и «Мира кораблей» стало АО «Промышленные сооружения» 15 мин.
Не только OpenAI: китайский ИИ решил математическую задачу, над которой учёные бились более 30 лет 18 мин.
Новый трейлер подтвердил дату выхода апокалиптического вестерна Guns of Eschaton — последней игры легендарного арт-директора Half-Life 2 2 ч.
OpenAI представила GPT-Live-1.1 — голосовой ИИ стал лучше говорить, но хуже соблюдать правила 3 ч.
Control Resonant установила новый рекорд скорости продаж для игр Remedy, опередив Alan Wake 2 3 ч.
Состоялся релиз стабильной Xiaomi HyperOS 4 для совместимых устройств, но пока без глобальной версии 13 ч.
Вышла FLUX 3 Image Klein с открытыми весами для генерации и редактирования изображений — она быстро работает даже на RTX 4070 13 ч.
Chrome разряжает ноутбук быстрее? Apple обещает до пяти лишних часов работы Mac с Safari 14 ч.
ИИ-агенты взламывали сайты и обманывали — теперь OpenAI и Anthropic будут объясниться с FTC 14 ч.
Шпионское ПО научилось заражать устройства через рекламу без единого клика — достаточно просто открыть сайт 16 ч.
OpenAI готовится потратить $750 млрд на инфраструктуру, но внезапно меняет главу направления 2 ч.
Googlebook — хорошие ноутбуки с сырой ОС: первые тесты выявили проблемы новой платформы Google 2 ч.
Google заключила 20-летний договор на закупку 702 МВт энергии топливных элементов Bloom в Вайоминге 4 ч.
Microchip представила коммутатор Switchtec PCIe 6.0, SSD-контроллер Flashtec 5016 и обновлённый RAID-адаптер Adaptec SmartRAID 4300 5 ч.
Amazon выпустила носимый ИИ-диктофон Bee Frontier и магнитный модуль Eclipse для смартфона 8 ч.
Новая статья: Сравнительный обзор 32-дюймовых мониторов Samsung Odyssey G80HS и G80SH: 6K IPS против 4K OLED 13 ч.
Sony выпустила позолоченный Walkman за $5900 — и объяснила, что золото тут не для красоты 14 ч.
Google заявила об «умственном» превосходстве роботов с ИИ-моделью Gemini 4 Argon над остальными 14 ч.
Новый аппаратный криптокошелек от Ledger — это Android-телефон без функций телефона 14 ч.
IBM и Siemens вместе научат инженеров проектировать чипы будущего — ангстремные и с наноштабелированием 14 ч.