AlphaDev von Google Deepmind soll bessere Computer-Algorithmen finden. In einem Testlauf fand das KI-System bis zu 70 Prozent effizientere Sortieralgorithmen.
Google Deepmind hat mehrere einflussreiche KI-Modelle entwickelt, darunter AlphaZero und MuZero. Diese Algorithmen werden von Google eingesetzt, um Rechenzentren besser zu verwalten und Videos zu komprimieren. Am einflussreichsten war bisher wohl AlphaFold, ein Algorithmus, der weltweit von Forschern eingesetzt wird, um die Erforschung und Entwicklung von Proteinen zu unterstützen.
Nun hat Google Deepmind AlphaDev vorgestellt, ein KI-System, das Reinforcement Learning nutzt, um neue Computer-Algorithmen zu finden.
AlphaDev verbessert Algorithmen, die täglich Billionen Mal ausgeführt werden
Die digitale Gesellschaft treibe die Nachfrage nach Computern und den Energieverbrauch in die Höhe, heißt es in der Ankündigung. Da sich die Mikrochips ihren physikalischen Grenzen nähern, sei es entscheidend, den Code, der auf ihnen läuft, zu verbessern, um die Datenverarbeitung leistungsfähiger und nachhaltiger zu machen. Die Verbesserung von Algorithmen, die Billionen Mal am Tag ausgeführt würden, könne einen besonders großen Einfluss haben.
Mit AlphaDev hat das Unternehmen jetzt einen neuen, schnelleren Sortieralgorithmus entdeckt, der die über Jahrzehnte von Menschen entwickelten Algorithmen übertrifft. Die Algorithmen, die als Open Source zur Verfügung stehen, unterstützen alles von der Klassifizierung von Online-Suchergebnissen über soziale Nachrichten bis hin zur Datenverarbeitung auf Computern und Smartphones.
Die neuen Algorithmen führten zu Verbesserungen in der LLVM-Sortierbibliothek libc++, die nun bis zu 70 Prozent schneller für kürzere Sequenzen und etwa 1,7 Prozent schneller für Sequenzen mit mehr als 250.000 Elementen ist. AlphaDev entdeckte auch einen schnelleren Algorithmus für das Hashing, ein grundlegendes Verfahren zum Speichern und Abrufen von Daten. Der neue Hashing-Algorithmus verbessert die Effizienz im Bereich von 9 bis 16 Byte der Hashing-Funktionen in Datenzentren um 30 Prozent.
AlphaDev ist AlphaZero für Assemblerbefehle
AlphaDev basiert auf AlphaZero, aber statt Go, Schach oder Shogi spielt AlphaDev mit den Assemblerbefehlen des Computers. Assemblerbefehle sind Low-Level-Befehle, die die CPU eines Computers verstehen und ausführen kann. Um neue Algorithmen zu entdecken, hat das Team das Sortieren in ein "Einspieler-Assembler-Spiel" umgewandelt. Bei jedem Zug beobachtet AlphaDev den Algorithmus, den es erstellt hat, und die Informationen, die in der CPU enthalten sind. Mit jedem Zug fügt das System eine neue Anweisung zum Algorithmus hinzu.
Laut Google Deepmind ist das Assemblerspiel unglaublich schwierig, da AlphaDev dabei eine riesige Anzahl von möglichen Befehlskombinationen effizient durchsuchen muss, um einen besseren Algorithmus zu finden.
As society becomes more digital, it’s critical to improve the code powering the world's computing.
Today in @Nature, we present AlphaDev, an AI system using reinforcement learning to discover enhanced computer science algorithms.
How does it work? 🧵 https://t.co/2ukGaPey5w pic.twitter.com/dSedrv7eik
— Google DeepMind (@DeepMind) June 7, 2023
Während AlphaDev den Algorithmus konstruiert, prüft es, ob der Algorithmus korrekt ist, indem es die Ausgabe des Algorithmus mit den erwarteten Ergebnissen vergleicht. Bei Sortieralgorithmen bedeutet dies, dass ungeordnete Zahlen eingegeben und richtig sortierte Zahlen ausgegeben werden. AlphaDev wird während des Training für die korrekte Sortierung der Zahlen und für die Geschwindigkeit und Effizienz, mit der dies geschieht, belohnt. Das ultimative Ziel ist es, ein korrektes und schnelleres Programm zu finden.
Nachdem AlphaDev solche Algorithmen gefunden hatte, wurden sie in C++ nachgebildet.
AlphaDev soll in Zukunft mit C++ Code spielen
Die Optimierung in Low-Level-Assembler-Befehlen sei zwar sehr effizient, stöße aber mit zunehmender Größe des Algorithmus an ihre Grenzen. Das Team untersucht derzeit, ob AlphaDev in der Lage ist, Algorithmen direkt in Sprachen wie C++ zu optimieren.
"Wir sehen AlphaDev als einen Schritt in Richtung der Entwicklung von KI-Werkzeugen für allgemeine Zwecke, die dazu beitragen könnten, das gesamte Computer-Ökosystem zu optimieren und andere Probleme zum Nutzen der Gesellschaft zu lösen", so das Unternehmen.
Mehr Informationen gibt es im Blog-Beitrag zu AlphaDev.
