Учёные придумали термодинамический компьютер, который генерирует изображения в 10 млрд раз энергоэффективнее ИИ

Steve Johnson / unsplash.comМодели генеративного ИИ, в том числе DALL-E, Midjourney и Stable Diffusion, создают фотореалистичные изображения, но потребляют при этом огромное количество энергии. Это диффузионные модели. При обучении им подают большие наборы изображений, к которым постепенно добавляют шум, пока картинка не станет похожей на помехи в старом телевизоре. Далее нейросеть овладевает обратным процессом и генерирует новые изображения по запросу. Проблема в том, что вычисления для алгоритмов ИИ с добавлением и последующим удалением шума потребляют слишком много энергии — термодинамические вычисления позволяют сократить их несоразмерно возможностям современного цифрового оборудования, рассказали в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Калифорния).При термодинамических вычислениях используются физические схемы, которые меняют параметры в ответ на шум, например вызванный случайными тепловыми перепадами в окружающей среде. Стартап Normal Computing построил чип на основе восьми соединённых друг с другом резонаторов — соединители подключаются сообразно типу решаемой чипом задачи. Далее резонаторы подвергаются воздействию внешней среды, вносят шум в цепь и таким образом выполняют вычисления. После того как система достигает состояния равновесия, решение считывается из новой конфигурации резонаторов.Учёные Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли показали, что можно построить термодинамическую версию нейросети. Эта методика закладывает основу для генерации изображений с помощью термодинамических вычислений. В термодинамический компьютер вводится набор изображений, далее компоненты компьютера подвергаются естественным воздействиям среды до тех пор, пока связи, соединяющие эти компоненты, не достигают состояния равновесия. Далее вычисляется вероятность того, что термодинамический компьютер с заданным состоянием связей сможет обратить этот процесс, и значения этих связей корректируются, чтобы повысить эту вероятность до максимальной.Симуляции подтвердили, что можно построить термодинамический компьютер, настройки которого помогут генерировать изображения рукописных цифр. Это достигается без энергоёмких цифровых нейросетей или создающего шум генератора псевдослучайных чисел. По сравнению с цифровыми нейросетями термодинамические компьютеры пока примитивны, признают учёные, и как проектировать их для работы на уровне DALL-E, они пока не знают. Но в аспекте энергоэффективности они обещают значительное преимущество.