Новое железо для ИИ. Вероятностные чипы Extropic

Если случится технологическая сингулярность, то её начало почти наверняка находится в начале 21 века. Сейчас именно тот период, когда начинается фундаментальный сдвиг в развитии человеческой цивилизации. И можно своими глазами наблюдать, как это происходит.

Никто не знает, какие именно признаки указывают на начало изменений. Это могут быть маленькие, на первый взгляд незначительные новости, события в сфере технологий, науки, бизнеса. Кто знает, может именно в 2025 году изобрели микросхему, которая станет ключевой для «Скайнета» будущего?

В связи с хайпом ИИ ^[1] сейчас разрабатывается много разного оборудования специально для ML: это процессоры нового типа, тензорные ускорители, новые системы распределения питания для ЦОДов и т. д. Всё это нужно для работы гигантского ИИ будущего, возможности которого мы сейчас не можем даже представить.

Может быть, в будущем работа сверхчеловеческого ИИ будет невозможна без этих чипов, но прямо сейчас это экспериментальные продукты, само существование которых под вопросом.

Вероятностные чипы Extropic

Американский стартап Extropic ^[2] разработал принципиально новое вычислительное устройство, который называет «устройством термодинамического сэмплирования» (thermodynamic sampling units, TSU). По заверениям разработчиков, в некоторых специализированных вычислениях для ML оно в тысячи раз энергоэффективнее, чем GPU.

Поскольку на рынке ЦОДов сейчас надувается гигантский пузырь с триллионами долларов инвестиций, эти революционные микросхемы могут оказаться весьма востребованными. Даже если список выполняемых операций очень мал и специфичен, всё равно экономия будет заметной.

В октябре 2025 года компания выпустила первый рабочий образец ^[3] и доказательства, что TSU действительно выполняет полезную работу с заявленными характеристиками.

Первый рабочий чип Extropic передан нескольким партнёрам, включая передовые научно-исследовательские лаборатории в сфере ИИ, стартапы, работающие над моделированием погоды, а также в правительства некоторых стран (компания отказалась конкретизировать).

Как сказано в описании технологии, кремниевые компоненты TSU улавливают термодинамические флуктуации электронов для моделирования вероятностей случайных событий в различных сложных системах. Это можно использовать в численных моделях прогнозирования погоды и моделях ИИ.

Вероятностные вычисления

Вероятностные вычисления ^[4] (probabilistic computing) — привлекательный подход в ML, поскольку они позволяют напрямую программировать ИИ на системном уровне через модели на основе энергии ^[5] (Energy-Based Models, EBM).

EBM — хорошо зарекомендовавший себя класс моделей в современном ML, который успешно конкурирует с передовыми методами в таких задачах, как генерация изображений ^[6] и планирование траекторий для роботов ^[7]. Использование вероятностного оборудования для ускорения EBM относится к широкому направлению термодинамических вычислений ^[8], где вычисления выражаются через стохастическую динамику на энергетических ландшафтах.

Аппаратные реализации EBM работают со специальными семействами моделей ML, которые соответствуют физическим ограничениям, таким как локальность, разрежённость и ограниченная плотность соединений. Благодаря этим ограничениям вероятностные компьютеры могут использовать специализированные стохастические схемы для эффективного и быстрого получения выборок из распределения Больцмана ^[9].

Предыдущие попытки создания ускорителей EBM столкнулись с проблемами как на архитектурном, так и на аппаратном уровне. Все предыдущие предложения использовали EBM в качестве монолитных моделей распределений данных, что сложно масштабировать. Кроме того, существующие устройства полагались на экзотические компоненты, такие как магнитные туннельные переходы в качестве источников интенсивного теплового шума для ГСЧ. Эти экзотические компоненты плохо интегрированы с транзисторами в коммерческих КМОП.

Разработчики из Extropic решают эти проблемы и предложили вероятностную вычислительную систему, разработанную специально для термодинамического железа.

На уровне моделирования Extropic представила термодинамические модели для дешумления (denoising thermodynamic model, DTM), которые перепрофилируют аппаратные EBM в качестве шагов дешумления, решая проблемы монолитных EBM.

На архитектурном уровне они предложили архитектуру термодинамического компьютера для дешумления (DTCA), который тесно интегрирует DTM в вероятностное оборудование, которое построено из разрежённых, локально связанных машин Больцмана и полностью транзисторного ГСЧ.

Детальное описание технологии Extropic опубликовано в научной работе на arXiv ^[10]. По поводу реальной производительности, остаётся поверить независимым тестировщикам из числа коммерческих клиентов, которые проверят TSU на реальных задачах.

Extropic также выпускает программное обеспечение TRHML — оно моделирует поведение TSU на графическом процессоре.

Устройство под названием XTR-0 ^[11] состоит из программируемой вентильной матрицы (FPGA), которую можно перенастраивать для различных задач, и двух вероятностных чипов X-0, каждый из которых содержит несколько p-битов.

Вместо логических битов 0 и 1 новый чип оперирует вероятностными битами или p-битами, которые моделируют неопределённость.

Это чем-то напоминает логику кубитов в квантовых компьютерах, которые тоже вместо двух состояний 0 и 1 могут иметь неограниченное число состояний в пределах от 0 до 1:

«Наш примитив машинного обучения намного эффективнее матричного умножения», — говорит ^[3] технический директор Extropic.

Компания считает, что более крупный чип с 250 тыс. p-битов сможет вычислять новый тип диффузионной модели ^[12]. Такие модели используются для генерации изображений и видео, а также для управления действиями роботов.

Новый тип диффузионной модели станет огромной победой для отрасли, считают разработчики. Чип Z-1 с 250 тыс. p-битов в планах компании на 2026 год.

Некоторые независимые эксперты считают, что подход Extropic к физике обработки информации может оказать революционное влияние на отрасль в течение следующего десятилетия, особенно если масштабирование традиционных транзисторов достигает фундаментальных пределов. Если масштабировать Z-1, он обеспечит многократное повышение энергоэффективности и плотности вычислений, что критически важно для рабочих нагрузок.

Генеральный директор компании Extropic Гийом Вердон (Guillaume Verdon) — весьма колоритная личность. Под ником Based Beff Jezos ^[13] он известен на реддите как основатель подреддита /eacc ^[14] (эффективный акселерационизм).

С годами реддит перерос в маленькое философское направление, для которого есть даже статья в Википедии ^[15].

Гийом Вердон и технический директор Тревер Маккорт (Trever McCourt) ранее работали над квантовыми вычислениями в Google, а затем основали собственный стартап.

Эффективный акселерационизм в эпоху ИИ

Эффективный акселерационизм выступает с открыто протехнологичной позицией. Его сторонники считают, что неограниченный и бесконтрольный технологический прогресс (особенно при помощи ИИ) — ключ к решению главных человеческих проблем, таких как бедность, война и изменение климата.

То есть научный прогресс — это лекарство от всех бед.

Оппоненты такой позиции в шутку напоминают о множестве совершенно ненужных технологий ^[16], которые существуют в наше время благодаря научно-техническому прогрессу, но явно необязательны:

• Кровати с подключением к интернету

• Браузеры с искусственным интеллектом

• «Улучшенные ИИ» фотографии с отпуска

• NFT

• Метавселенная

• То, что ваш компьютер меняет расположение элементов при каждом обновлении софта

• Веб-сайты, требующие паспорт

• Juicero

• Реклама

• Apple Vision Pro

• Компьютеры с Copilot

• TikTok

• Отправка вашим компьютером скриншотов в Microsoft для обучения на них ИИ

И таких вещей очень много, без которых вполне можно жить, мягко говоря. Их появление никак нельзя назвать неизбежным.

То есть нельзя принимать на веру, что научно-технологический прогресс всегда идёт в правильном направлении. Может быть, не всегда.

Может, цепочка изобретений не предопределена железно, как в игре «Цивилизация». И теоретически возможно существование высокоразвитых цивилизаций, которые никогда не изобретали алфавит или сельское хозяйство. Или сверхразумных существ, у которых отсутствует сознание, зато есть коллективный разум, как в «Ложной слепоте» ^[17] Уоттса.

Однако гиковское движение e/acc выступает за ускорение прогресса в области ИИ для обеспечения выживания человечества и распространения человеческого/машинного сознания по всей вселенной в цифровом или физическом виде.

Хотя эффективный акселерационизм описывают как маргинальное движение и как культ, в 2023 году он приобрёл известность в мейнстриме. Ряд известных деятелей Кремниевой долины, в том числе инвесторы Марк Андриссен и Гарри Тан, открыто поддержали его, добавив e/acc в свои профили в соцсетях.

Примечание. Традиционный классический акселерационизм тоже рассматривает технологическую сингулярность как способ осуществить фундаментальную трансформацию современной культуры, общества и политической экономии. Однако e/acc сосредоточен на использовании ИИ для достижения наибольшего этического блага для сознательной жизни и цивилизации (человеческой или машинной), а также на расширении цивилизации и максимизации использования энергии в соответствии с «волей вселенной».

© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»