Effektivere Algorithmen zur Reduzierung des KI-Energieverbrauchs

Die Entwicklung effektiverer Algorithmen zur Reduzierung des derzeit extrem hohen Energieverbrauchs von Systemen der künstlichen Intelligenz ist eine der Herausforderungen, denen sich die statistische Physik auf ihrer Weltkonferenz stellt, die am 13. Juli in Florenz mit über 1.500 Wissenschaftlern aus aller Welt beginnt. Gastgeber der Konferenz sind Roberto Liv, Präsident der Italienischen Gesellschaft für Statistische Physik, und Stefano Ruffo, Vorsitzender des Lenkungsausschusses der Konferenz, die Statphys29 heißt und bis zum 18. Juli dauern soll. Der Nobelpreisträger Giorgio Parisi wird die Veranstaltung ebenfalls eröffnen. „Die statistische Physik wurde geboren, um das komplexe Verhalten von Materie zu untersuchen, aber heute hat sie eine viel umfassendere Bedeutung “, bemerkt Livi. Eines der Themen, mit denen sich diese Disziplin befasst und das eine echte Herausforderung darstellt, betrifft neuronale Netzwerke . Die Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass dieses Forschungsfeld mit den Neurowissenschaften kommuniziert , um eine komplexere und realistischere Darstellung der Funktionsweise von Netzwerken zu erhalten. „Diese Bereiche überschneiden sich nun , nachdem sie zuvor unterschiedliche Wege eingeschlagen hatten“, erklärte Livi gegenüber ANSA. „Unsere wissenschaftliche Gemeinschaft möchte sicherstellen, dass diese verschiedenen Bereiche miteinander kommunizieren und gemeinsame Ziele finden – in Spitzenforschung , die angewandte Aspekte und neuronale Modelle kombiniert.“ Die potenziellen Anwendungen sind vielfältig, aber eine der wichtigsten ist die Entwicklung leistungsfähigerer Algorithmen für künstliche Intelligenz als die aktuellen. „Dieses Ergebnis könnte angesichts des hohen Energieverbrauchs künstlicher Intelligenz enorme Auswirkungen haben. Die große Herausforderung “, so Livi, „besteht darin, den Verbrauch zu senken . Deshalb werden Algorithmen benötigt, die weniger trivial sind als die aktuellen, was nicht einfach zu realisieren ist.“ Es sei daher notwendig, über das alte Modell neuronaler Netze hinauszugehen , wie Parisi wiederholt betonte. „Die statistische Physik ist die Grundlage außergewöhnlicher Entdeckungen: von der Materialphysik bis hin zur Erforschung der Komplexität selbst in lebenden Systemen“, sagte der Nobelpreisträger, „und diese Konferenz ist eine Gelegenheit für uns alle, zusammenzukommen und Bilanz zu ziehen.“ Parisi selbst hat wiederholt darauf hingewiesen, dass die aktuelle Forschung zu tiefen neuronalen Netzwerken im Vergleich zu den frühen Modellen der 1980er und 1990er Jahre das große Problem hat, dass sie nicht durch eine robuste Theorie gestützt wird.

Nichtgleichgewicht und aktive Materie: die neuen Forschungsziele

Vom Verhalten des Klimas bis hin zu dem eines fließenden Flusses gehören Systeme, die sich im Laufe der Zeit verändern und daher als „Nichtgleichgewichtssysteme “ definiert werden, zu den neuen Forschungszielen der statistischen Physik , ebenso wie Studien zu aktiver Materie , also Systemen aus Zellen, Bakterien oder Robotern, die Energie verbrauchen, um miteinander zu interagieren. Diese neuen Forschungsfelder stehen definitiv im Mittelpunkt der Statphys29 World Statistical Physics Conference, die heute in Florenz eröffnet wird. „Zum ersten Mal überwiegen diese Themen . Beiträge zu Nichtgleichgewichtssystemen nehmen beispielsweise im Vergleich zu anderen Themen fast doppelt so viel Platz ein, was teilweise auf die wichtigen Ergebnisse der vergangenen Jahre zurückzuführen ist“, erklärte Stefano Ruffo, Vorsitzender des Lenkungsausschusses der Konferenz, gegenüber ANSA. „Dies sind formale und mathematische Ergebnisse, die zu zahlreichen Anwendungen in der Materialphysik führen könnten . Es gibt auch viele Arbeiten zu aktiver Materie“, fuhr Ruffo fort, „mit interessanten Anwendungen in der Biologie, beispielsweise im Zusammenhang mit der Mikrobiota.“ Statistische Physiker seien „ untypische Physiker “, bemerkt Roberto Livi, Präsident der Italienischen Gesellschaft für Statistische Physik. „Wir interessieren uns für Methoden der statistischen Mechanik, die eine Vielzahl von Anwendungen hat. Hinter all diesen Bemühungen stehen Wetten auf neue Ideen , die überprüft werden müssen. Kein seriöser Wissenschaftler kann Ergebnisse versprechen, sondern nur neue Wege, die es zu erforschen gilt.“ Mit 1.500 Wissenschaftlern aus 50 Ländern „beinhaltet die Weltkonferenz Russen und Ukrainer , Iraner und Israelis : Es herrscht der Geist der Wissenschaft , der“, so Ruffo, „eine universelle Sprache spricht und die Einheit aller Völker jenseits von Konflikten sieht.“ Mit demselben Geist blickt die Gemeinschaft der statistischen Physiker nach Afrika , wo eine der Satellitensitzungen der Weltkonferenz an der Universität von Ruanda organisiert wurde. „Das war das erste Mal“, sagte Ruffo, „und es war ein Erfolg mit der Teilnahme von rund hundert Studenten aus verschiedenen afrikanischen Ländern. Es wurden qualitative Anstrengungen unternommen, um afrikanischen Forschern den Einstieg in dieses Forschungsgebiet auf höchstem Niveau zu ermöglichen.“