半个世纪已经过去,算法效率提升有多快?-ODAILY_FTX:safuu币FTX涨幅27倍

过去半个世纪,集成电路产业在摩尔定律的指引下飞速发展,算法效率一直保持着大跨度提升。2018年世界上最快的计算机IBMSummit比1945年世界第一台电子计算机ENIAC计算速度提高了近30万亿倍。

然而,随着摩尔定律接近物理极限,芯片研发和生产成本大幅上升,未来依靠算力提升计算性能的空间有限。靠提升计算机硬件性能可能越发难以满足海量计算的需要,未来的解决之道在于提升算法的效率。

MIT的这篇新论文总结了过去80年来,算法效率的提升究竟有多快。

提起算法,它有点像计算机的父母,它会告诉计算机如何理解信息,而计算机反过来可以从算法中获得有用的东西。

算法的效率越高,计算机要做的工作就越少。对于计算机硬件的所有技术进步,以及备受争议的摩尔定律的寿命问题来说,计算机硬件的性能只是问题的一方面。

某鲸鱼地址再次以5万枚USDC买入8400万枚TURBO:5月12日消息, Lookonchain监测数据显示,曾因交易PEPE赚取1450万美元的聪明鲸鱼地址(0x9e037开头)在TURBO价格下跌后,再次以5万枚USDC买入8400万枚TURBO。该地址总共花了103万美元买入14.7亿枚TURBO,平均买入价为0.0006993美元。[2023/5/12 14:59:29]

而问题另一方面则在硬件之外:算法的效率问题。如果算法的效率提升了,对同一计算任务需要的算力就会降低。

虽然算法效率问题可能不太受关注,但你是否注意到,经常使用的搜索引擎是否突然变快了十分之一,而在大型数据集中活动,就感觉就像在泥泞中跋涉一样艰难缓慢。

这些都与算法效率有关。

STEPN将于12月8日进行维护拟停服至少4小时:金色财经报道,据STEPN在社交媒体发布消息,其网络将于UTC时间12月8日9:00进行维护拟停服至少4小时,STEPN提醒用户保存电子邮件地址和钱包助记词。[2022/12/7 21:29:06]

近日,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的科学家提出疑问:算法效率的提升速度到底有多快?

关于这个问题,现有数据大部分是叙事性的,其中很大一部分是面向特定算法的案例研究,再把这些研究结果加以推广。

面对实证研究数据的不足,研究团队主要利用了来自57部教科书和1110多篇研究论文的数据,以追溯算法效率提升的历史。

其中有些论文的结论中直接给出了新的算法有多高效,有的论文则需要作者使用“伪代码”进行重构。

金色晨讯 | 11月10日隔夜重要动态一览:21:00-7:00关键词:放弃收购FTX、Genesis、ArkInvest

1. Alameda从FTX.US交易所提取3700万美元的wBTC;

2. 知情人士:如没有新资金注入,FTX将申请破产;

3. Binance:根据尽职调查结果决定放弃收购FTX;

4. 支付平台Ping筹得1500万美元种子轮融资;

5. 报告:Genesis在对冲市场波动中损失约700万美元;

6. 数据:币安现货交易量占交易市场的71%;

7. 过去24小时Coinbase比特币流出量超过4万枚;

8. 美国调查FTX有关处理客户资金和贷款的问题;

9. ArkInvest购买2100万美元的Coinbase股票,抛售990万美元Robinhood股票。[2022/11/10 12:40:55]

研究人员总共研究了113个“算法系”,即解决计算机科学教科书中最重要的同一问题的算法集。他们对每个算法族的历史进行了回顾,跟踪每次针对某一问题提出的新算法,并特别注意更高效的算法。

Art Gobblers NFT在过去24小时下跌了近 36%:金色财经报道,由Rick & Morty联合创始人Justin Roiland设发布的ERC721 NFT Art Gobblers 其底价已大幅下降。在刚发布的时候,OpenSea上地板价超过 17 ETH,截至上午9点,NFT市场的地板价为6.5 ETH,最佳报价为 5.4 ETH。

在 NFT 平台Blur 上,地板价为 5.90 ETH,最近的销售额低至 5.01 ETH。根据Gem的数据,在过去24小时内下跌了近 36%。[2022/11/6 12:21:19]

图1算法发现和改进。(a)每十年发现的新算法系的数量。(b)已知算法系的比例每十年都有所提高。(c)首次发现时算法系的渐近时间复杂度分类。(d)同一时间复杂度的算法转换到另一个时间复杂度的每年平均概率。在和中“>n3”的时间复杂度表示超过多项式级,但不到指数级。

德州参议员称赞比特币开采是对环境的净增值:金色财经报道,德克萨斯州参议员特德-克鲁兹(Ted Cruz)表示,BTC的开采对环境来说是一个额外的优势,消除了人们对这种资产的能源消耗的长期担忧。加密货币采矿对环境来说是一个 \"净增值\",特别是如果矿工专注于利用可再生能源。克鲁兹建议,比特币采矿导致参与该活动的家庭繁荣,因为它孕育了企业家。(finbold)[2022/8/22 12:40:23]

最早的算法系可追溯到上世纪40年代,每个算法系平均有8个算法,按时间顺序效率逐步提升。为了共享这一发现,团队还创建了“算法维基”页面。

研究人员绘制了图表,标识这些算法族效率提升的速度,重点关注算法分析最多的特征——这些特征往往决定了解决问题的速度有多快。

图2算法系的相对效率提升,使用渐近时间复杂度的变化计算。参考线是SPECInt基准性能。(a)与该系列中的第一个算法相比,四个算法系的历史改进。(b)算法改进对“最近邻搜索”算法系列的输入大小(n)的敏感度。为了便于比较算法改进效果随时间的变化,在图(b)中将算法系和硬件基准的起始时间段对齐。

结果显示,变数很大,但也发现了关于计算机科学变革性算法效率提升的重要信息。即:

1、对于大型计算问题,43%的算法系的效率提升带来的收益,不低于摩尔定律带来的收益。

2、在14%的问题中,算法效率提升的收益远超硬件性能提升的收益。

3、对于大数据问题,算法效率提升收益特别大,因此近年来,这一效果与摩尔定律相比越来越明显。

当算法系从指数复杂度过渡到多项式复杂度时,情况出现了最大的变化。

所谓指数复杂度算法,就像一个人猜密码锁的密码一样。如果密码盘上只有一位数,那么任务很简单。如果像自行车锁一样,表盘是4位数,估计你的自行车很难有人偷得走,但仍然可以一个个试。如果是表盘是50位的,就几乎不可能破解了,需要的步骤太多了。

图3基于渐近时间复杂度计算的110个算法系效率提升的年平均速度分布,其中问题规模为:(a)n=1000,(b)n=100万,(c)n=10亿。硬件性能提升线表示从1978年到2017年,SPECInt基准性能的平均年增长率

这类问题也是计算机面对的难题,随着问题的规模越来越大,很快就会超过计算机的处理能力,这个问题光靠摩尔定律是解决不了的。

解决之道在于找到多项式复杂度的算法。

研究人员表示,随着摩尔定律终结这个话题越来越多地被提及,我们需要将未来的解决方案的重点放在算法的效率提升上。

图4前导常数在算法性能提升中的重要性评价

研究结果表明,从历史上看,算法效率的提升带来的收益是巨大的。不过二者之间存在着频度的差异,摩尔定律带来的提升是平滑而缓慢的,而算法效率的提升是阶梯式的跃进,但出现没那么频繁。

本文通讯作者尼尔·汤普森说:

这是业界第一篇说明算法效率提升速度的论文。通过我们的分析,可以得出算法改进后,使用同样的算力可以完成多少任务。

随着问题的规模不断增大,比如达到数十亿或数万亿个数据点,算法效率的提升带来的收益,比硬件性能的提升更重要,而且重要得多。

在我们开始逐步为算力不足发愁的时代,在摩尔定律越来越显出疲态的今天,这一发现可能为未来解决超大型计算问题开辟一条新的思路。

参考链接:

https://news.mit.edu/2021/how-quickly-do-algorithms-improve-0920

https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9540991

编辑:星际视界Sue

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