Сегодня человечество оказалось на пороге очередной технологической революции, и всё благодаря искусственному интеллекту. Его обучением занимаются сверхмощные установки — суперкомпьютеры, о которых на лекции в Ельцин Центре 29 февраля рассказал доцент Сколковского института науки и технологий Сергей Рыкованов.
Учёный-физик Сергей Рыкованов работает в Центре технологий искусственного интеллекта Сколтеха, где возглавляет лабораторию суперкомпьютеров. Его выступление продолжило совместный курс Ельцин Центра и Сколтеха об искусственном интеллекте, стартовавший в конце января.
Суперкомпьютер — понятие довольно относительное, пояснил учёный. Если в конце 60-х годов прошлого века к этой категории относилась созданная в СССР электронно-вычислительная машина БЭСМ-6, то сейчас эту ЭВМ можно сравнить с обычным персональным компьютером. И вполне вероятно, что через десять лет часы, которые мы будем носить, станут гораздо мощнее действующих сегодня суперкомпьютеров, поскольку технологии стремительно развиваются.
— Таким образом, суперкомпьютером мы можем назвать такую вычислительную машину, которая может совершать на порядки большее количество операций, чем бытовой компьютер. Допустим, примерно раз в сто.
Сегодня суперкомпьютеры применяются практически во всех областях человеческой деятельности, где требуется обработка больших объемов данных. Их используют в платёжных системах и при составлении прогнозов погоды, они помогают в геологоразведке и при разработке новых лекарств, выполняют различные симуляции в авиа- и автомобилестроении, исследуют новые материалы и поддерживают фундаментальные работы учёных. При этом наибольшие ресурсы суперкомпьютеров сейчас отданы разработке и тренировке искусственного интеллекта.
Первым в мире программируемым электромеханическим компьютером стал Z-3, построенный немецким инженером Конрадом Цузе в 1941 году. Затем в 1944 году в США появляется автоматический вычислитель Harvard Mark I. Однако революционным изобретением и «родоначальником» современного компьютера стала представленная в феврале 1946 года американская ENIAC — электронно-вычислительная машина, построенная на архитектурных принципах математика и физика Джона фон Неймана.
В Советском Союзе в 1948 году директор Института электротехники Академии наук Сергей Лебедев начинает работать над созданием малой электронной счётной машины (МЭСМ), а позже под руководством Лебедева были созданы 15 типов ЭВМ — от ламповых до суперкомпьютеров на интегральных схемах. Академик разработал знаменитую БЭСМ-6, которая была одной из первых в мире машин, преодолевших миллион операций в секунду. В своё время она была самой мощной в Европе.
Если сегодня посмотреть на TOP500 — открытый список самых мощных суперкомпьютеров в мире, то три первые позиции там занимают американские вычислительные машины, а возглавляет его созданный в 2021 году Frontier — первый в мире суперкомпьютер с экзафлопсным показателем мощности.
Раньше скорость работы компьютеров измерялась в IPS (инструкции в секунду), но для суперкомпьютеров пришлось изобретать новую единицу — FLOPS, то есть операции с плавающей запятой в секунду. Чем выше это число, тем компьютер мощнее. Frontier выполняет 1,102 экзафлопса операций с плавающей запятой в секунду (EFLOPS), что равняется одному квинтиллиону (единица с 18 нулями).
В ТОП-500 на сегодняшний день входят и семь российских суперкомпьютеров. Среди них лидирует «Червоненкис» компании «Яндекс» с производительностью 21,53 петафлопса (пета — единица с 15 нулями), названный в честь известного учёного, теоретика машинного обучения Алексея Яковлевича Червоненкиса. Также в рейтинг вошли ещё два суперкомпьютера «Яндекса» — «Галушкин» и «Ляпунов».
«Сбер» в ТОП-500 представлен двумя суперкомпьютерами — «Кристофари» и «Кристофари Neo» общей мощностью 18,62 петафлопса. Эти машины получили своё имя в честь Николая Кристофари, который в 1842 году стал первым клиентом российских сберкасс. Ещё один российский суперкомпьютер MTS GROM (2,26 петафлопса), находящийся в рейтинге, принадлежит телекоммуникационной компании «МТС».
Все эти машины, за исключением специально созданного для МГУ и входящего в ТОП-500 академического «Ломоносов-2», в основном используются для создания и совершенствования технологий искусственного интеллекта.
— Рост возможностей искусственного интеллекта просто поражает воображение. Я не перестаю удивляться, насколько быстро происходит развитие, — отметил Рыкованов. — Почему взрывной рост именно сейчас? У нас есть три причины — это большие данные (Big Data) и датасеты (Dataset), алгоритмы и архитектура плюс вычислительные мощности суперкомпьютера. Также появились очень удобные методы взаимодействия с компьютером в области искусственного интеллекта, наборы программного обеспечения — фреймворки.
В свою очередь, рост искусственного интеллекта примерно в 25 раз обеспечивает усовершенствование алгоритмов, в 8 раз — архитектуры и в 40 тысяч раз — использование суперкомпьютеров.
— Получается, что на сегодняшний день суперкомпьютеры — это двигатели искусственного интеллекта, — подчеркнул учёный.
Однако тренировка искусственного интеллекта на суперкомпьютерах обходится очень дорого из-за гигантских энергозатрат. К примеру, обучение большой мультимодальной модели GPT-4 обошлось компании OpenAI примерно в $100 миллионов без учёта расходов на само «железо» — суперкомпьютеры.
Рыкованов утверждает, что сегодня мир тратит уже где-то один процент от общего энергопотребления на майнинг криптовалют, а ещё примерно два процента — на дата-центры. Поэтому учёные пытаются оптимизировать каждый из этапов тренировки, чтобы как можно меньше расходовать энергии и максимально быстро получать результат.
Помимо фокуса на энергоэффективности оборудования, в развитии суперкомпьютерных систем для искусственного интеллекта наметился и ряд других трендов. Это развитие фотонных и квантовых технологий, а также нейроморфных, которые пытаются использовать то, что мы знаем о структуре и функционировании человеческого мозга.
Всё больше появляется облачных суперкомпьютеров, и у этой технологии огромный потенциал.
— Суперкомпьютеры стоят очень много денег, очень дорого обходится их поддержка. Не каждый университет или небольшая компания могут потянуть такую финансовую нагрузку, поэтому растёт использование облачных технологий. Один из примеров — провайдер Cloud.ru, известный ранее как SberCloud. Такие платформы помогают небольшому бизнесу или стартапам хранить, защищать и обрабатывать данные в облаке.
Учёный полагает, что в течение ближайших десяти лет мы достигнем так называемого «сильного интеллекта», когда искусственный интеллект будет не только способен мыслить и действовать как человек, но и превзойдёт его практически во всех областях мыслительной деятельности. Поэтому перед учёными стоит задача создать и воспитать помощника, а не конкурента.
— Может быть, сегодня это выглядит немного страшновато, но, к счастью или к сожалению, деваться нам уже некуда — прогресс не остановить.
