在過(guò)去60年中，計(jì)算機(jī)處理能力的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)可能很快將停止。例如，諸如用于天氣預(yù)報(bào)的系統(tǒng)之類的復(fù)雜系統(tǒng)需要高計(jì)算能力，但是運(yùn)行超級(jí)計(jì)算機(jī)處理大量數(shù)據(jù)的成本可能成為限制因素。

位于瑞士盧加諾的約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)美因茨大學(xué)(JGU)和意大利大學(xué)意大利大學(xué)(USI)的研究人員最近開發(fā)了一種算法，即使在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，該算法也可以用卓越的功能解決復(fù)雜的問(wèn)題。

IT指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)將達(dá)到極限

過(guò)去，正如摩爾定律所預(yù)測(cè)的那樣，我們已經(jīng)看到了信息處理能力的加速增長(zhǎng)，但是現(xiàn)在看來(lái)，這種指數(shù)增長(zhǎng)速度是有限的。新的發(fā)展依賴于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，但是相關(guān)過(guò)程在很大程度上并不為人所知和理解。“許多機(jī)器學(xué)習(xí)方法，例如非常流行的深度學(xué)習(xí)，都非常成功，但是卻像黑匣子一樣工作，這意味著我們不知道到底發(fā)生了什么。我們想了解人工智能的工作原理并獲得更好地了解所涉及的聯(lián)系。”美因茨大學(xué)生物信息學(xué)專家Susanne Gerber教授說(shuō)。

她與意大利Svizzera大學(xué)的計(jì)算機(jī)專家，柏林弗雷大學(xué)的墨卡托研究員伊利亞·霍連科教授一起，開發(fā)了一種以低成本和高可靠性執(zhí)行難以置信的復(fù)雜計(jì)算的技術(shù)。Gerber和Horenko及其合作者最近在《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表了一篇題為“復(fù)雜系統(tǒng)的低成本可伸縮離散化，預(yù)測(cè)和特征選擇”的文章，總結(jié)了它們的概念。Horenko強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“這種方法使我們能夠在以前需要超級(jí)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)PC上執(zhí)行任務(wù)。” 除了天氣預(yù)報(bào)外，研究還發(fā)現(xiàn)了許多可能的應(yīng)用，例如解決生物信息學(xué)中的分類問(wèn)題，圖像分析，

將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為單個(gè)組件

提出的論文是多年研究這種新方法的成果。根據(jù)Gerber和Horenko的說(shuō)法，該過(guò)程基于Lego原理，根據(jù)該原理，復(fù)雜的系統(tǒng)被分解為離散的狀態(tài)或模式。僅使用少量模式或組件(即三到四打)，就可以分析大量數(shù)據(jù)，并可以預(yù)測(cè)其未來(lái)行為。Gerber說(shuō)：“例如，使用SPA算法，我們可以對(duì)歐洲未來(lái)一天的表面溫度進(jìn)行基于數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)，而預(yù)測(cè)誤差僅為0.75攝氏度。” 它們都可以在普通PC上運(yùn)行，并且錯(cuò)誤率比氣象服務(wù)通常使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)好40%，而且價(jià)格便宜得多。

SPA或可擴(kuò)展概率逼近是基于數(shù)學(xué)的概念。該方法在需要自動(dòng)處理大量數(shù)據(jù)的各種情況下很有用，例如在生物學(xué)中，例如，需要對(duì)大量細(xì)胞進(jìn)行分類和分組時(shí)。Gerber補(bǔ)充說(shuō)：“對(duì)結(jié)果特別有用的是，我們可以了解用來(lái)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分類的特征。” 另一個(gè)潛在的應(yīng)用領(lǐng)域是神經(jīng)科學(xué)。腦電信號(hào)的自動(dòng)分析可以構(gòu)成評(píng)估腦狀態(tài)的基礎(chǔ)。它甚至可以用于乳腺癌的診斷，因?yàn)榭梢詫?duì)乳房X線照片進(jìn)行分析以預(yù)測(cè)可能的活檢結(jié)果。

Horenko總結(jié)道：“ SPA算法可以應(yīng)用于從Lorenz模型到水中氨基酸分子動(dòng)力學(xué)的許多領(lǐng)域。” “與當(dāng)前最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的過(guò)程相比，該過(guò)程更容易，更便宜，并且結(jié)果也更好。”