В условиях растущей популярности искусственного интеллекта высокое энергопотребление ИИ-моделей становится всё более актуальной проблемой. Несмотря на то, что такие техногиганты, как Nvidia, Microsoft и OpenAI, пока не говорят об этой проблеме громко, явно преуменьшая её значение, специалисты из BitEnergy AI разработали технологию, способную значительно снизить энергопотребление без существенных потерь в качестве и скорости работы ИИ.

Согласно исследованию, новый метод может сократить использование энергии вплоть до 95 %. Команда называет своё открытие «Умножением линейной сложности» (Linear-Complexity Multiplication) или сокращённо L-Mul. Как пишет TechSpot, этот вычислительный процесс основан на сложении целых чисел и требует значительно меньше энергии и операций по сравнению с умножением чисел с плавающей запятой, которое широко применяется в задачах, связанных с ИИ.

На сегодняшний день числа с плавающей запятой активно используются в ИИ для обработки очень больших или очень малых чисел. Они напоминают запись в бинарной форме, что позволяет алгоритмам точно выполнять сложные вычисления. Однако такая точность требует крайне больших ресурсов и уже вызывает определённые опасения, так как некоторым ИИ-моделям нужны огромные объёмы электроэнергии. Например, для работы ChatGPT требуется столько электроэнергии, сколько потребляют 18 000 домохозяйств в США — 564 ТВт·ч ежедневно. По оценкам аналитиков из Кембриджского центра альтернативных финансов, к 2027 году ИИ-индустрия может потреблять от 85 до 134 ТВт·ч ежегодно.

Алгоритм L-Mul решает эту проблему за счёт замены сложных операций умножения с плавающей запятой на более простые сложения целых чисел. В ходе тестирования ИИ-модели сохранили точность, при этом энергопотребление для операций с тензорами сократилось на 95 %, а для скалярных операций на 80 %.

L-Mul также улучшает и производительность. Оказалось, что алгоритм превосходит текущие стандарты вычислений с 8-битной точностью, обеспечивая более высокую точность с меньшим количеством операций на уровне битов. В ходе тестов, охватывающих различные задачи ИИ, включая обработку естественного языка и машинное зрение, снижение производительности составило всего 0,07 %, что специалисты сочли незначительной потерей на фоне огромной экономии энергии.

При этом модели на основе трансформеров, такие как GPT, могут получить наибольшую выгоду от использования L-Mul, поскольку алгоритм легко интегрируется во все ключевые компоненты этих систем. А тесты на популярных моделях ИИ, таких как Llama и Mistral, показали даже улучшение точности в некоторых задачах.

Плохая новость заключается в том, что L-Mul требует специализированного оборудования и современные ускорители для ИИ не оптимизированы для использования этого метода. Хорошая новость заключается в том, что уже ведутся работы по созданию такого оборудования и программных интерфейсов (API).

Одной из возможных преград может стать сопротивление со стороны крупных производителей чипов вроде Nvidia, которые могут замедлить внедрение новой технологии. Так как, например, Nvidia является лидером в производстве оборудования для искусственного интеллекта и маловероятно, что она так просто уступит позиции более энергоэффективным решениям.