Сегодня 09 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 🔥
Apple Hills Digital: предобученные модели и интеграция с данными для заказчиков важнее стоимости ИИ-нагрузки 14 мин.
OpenAI уволила трёх исследователей безопасности ИИ — они опасаются, что компания заставит сотрудников молчать о рисках 2 ч.
Пошаговая ролевая игра Shadow of the Road не выйдет за неделю до GTA VI — Owlcat объявила новую дату релиза 2 ч.
Китайские ИИ-компании скрывают, насколько опасны их модели — публичных тестов почти нет 2 ч.
«За Императора!»: новый геймплейный трейлер Warhammer 40,000: Dawn of War 4 показал, как воюет космический десант 4 ч.
Продюсер Konami рассказал о планах на продолжение Silent Hill 6 ч.
ИИ-агенты ошибаются опаснее чат-ботов — они сливают личные данные и совершают покупки без разрешения 7 ч.
Представлена операционная система KvadraOS Desktop для корпоративных рабочих мест 7 ч.
Ubisoft закроет серверы Rainbow Six Mobile — мобильный шутер не продержится и года 8 ч.
Суровая средневековая стратегия Stronghold 4 получила дату выхода в раннем доступе Steam и новую демоверсию 10 ч.
Google «выжмет» из АЭС Constellation ещё 890 МВт для своих ИИ ЦОД 26 мин.
Первая коммерческая альтернатива GPS: спутники Xona обещают сантиметровую точность и работу в плотной застройке 35 мин.
«Это игра вдолгую»: капитализация SpaceX отыграла $750 млрд после обвала акций в августе 2 ч.
Понаехали: власти США обвинили Microsoft в замене американцев мигрантами и отстранили её от программы грин-карт 2 ч.
Volkswagen закончила эпоху ID.4 — представлен электрический кроссовер ID. Tiguan с запасом хода до 600 км 2 ч.
NVIDIA Vera показал превосходство над чипами AMD и Intel в HPC-бенчмарках 3 ч.
«В 50 раз больше Пентагона»: Broadcom намерена привлечь $50 млрд на ИИ-чипы, а SpaceX — $40 млрд 6 ч.
E1.L вместимостью до 122,88 Тбайт: Kioxia представила QLC SSD серии LD4 6 ч.
Frore Systems показала водоблок LiquidJet Diamond с алмазными вставками в нужных местах для самых горячих GPU 6 ч.
Международная пропускная способность интернета достигла 2259 Тбит/с 8 ч.