半個世紀已經過去，算法效率提升有多快？-ODAILY_VEN:MinexCoin

過去半個世紀，集成電路產業在摩爾定律的指引下飛速發展，算法效率一直保持著大跨度提升。2018年世界上最快的計算機IBMSummit比1945年世界第一臺電子計算機ENIAC計算速度提高了近30萬億倍。

然而，隨著摩爾定律接近物理極限，芯片研發和生產成本大幅上升，未來依靠算力提升計算性能的空間有限。靠提升計算機硬件性能可能越發難以滿足海量計算的需要，未來的解決之道在于提升算法的效率。

MIT的這篇新論文總結了過去80年來，算法效率的提升究竟有多快。

提起算法，它有點像計算機的父母，它會告訴計算機如何理解信息，而計算機反過來可以從算法中獲得有用的東西。

算法的效率越高，計算機要做的工作就越少。對于計算機硬件的所有技術進步，以及備受爭議的摩爾定律的壽命問題來說，計算機硬件的性能只是問題的一方面。

數據：Bitfinex BTC 空頭持倉量近6日減持逾3200枚，減幅達44%:金色財經報道，數據顯示，Bitfinex比特幣空頭持倉量在最近6日里持續減少，累計減持3234.99BTC，減幅達44.29%。截止發稿，該持倉量降至4069.62BTC，處于近一個月最低水平。[2022/12/18 21:51:36]

而問題另一方面則在硬件之外：算法的效率問題。如果算法的效率提升了，對同一計算任務需要的算力就會降低。

雖然算法效率問題可能不太受關注，但你是否注意到，經常使用的搜索引擎是否突然變快了十分之一，而在大型數據集中活動，就感覺就像在泥濘中跋涉一樣艱難緩慢。

這些都與算法效率有關。

金融平臺Syncfy獲得1000萬美元種子資金，Point72 Ventures領投:金色財經報道，開放式金融平臺Syncfy今天宣布獲得1000萬美元的種子資金。本輪投資由Point72 Ventures牽頭，包括來自JAM Fund、Ausum Ventures、Avalancha Ventures、FJ Labs、MANTIS Venture Capital和XBTO Humla Ventures的投資。

Syncfy的平臺可以通過單一的API訪問來自拉丁美洲15個以上國家以及國際上125個不同銀行、數字錢包、稅務機關、公用事業供應商、加密貨幣交易所和區塊鏈的金融數據。該公司目前在其Connect、Fiscal和Invoice Stamping API集成中提供金融數據的聚合和豐富。（prnewswire）[2022/12/6 21:26:21]

近日，麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)的科學家提出疑問：算法效率的提升速度到底有多快？

Nexo：目前對FTX和Alameda的凈敞口為0，已提取全部資產:金色財經報道，加密借貸平臺Nexo發推稱，目前對FTX和Alameda的凈敞口為0美元，過去幾天已從該交易所提取其全部余額來保護現有資金。據Nansen首席執行官Alex Svanevik的推文，鏈上數據顯示Nexo是向FTX提款最多的項目，提取了約2.2億美元資產。

Nexo稱此前向Alameda提供了一筆小額貸款（

關于這個問題，現有數據大部分是敘事性的，其中很大一部分是面向特定算法的案例研究，再把這些研究結果加以推廣。

面對實證研究數據的不足，研究團隊主要利用了來自57部教科書和1110多篇研究論文的數據，以追溯算法效率提升的歷史。

安全團隊：Grim Finance被盜資金基本轉移，約9000ETH轉到TornadoCash:9月8日消息，據慢霧MistTrack監測，Grim Finance攻擊者（0x988...57a）于北京時間9月8日凌晨將300萬枚DAI通過Uniswap兌換為1923枚ETH。接著將1900枚ETH轉到TornadoCash。此前，Grim Finance于2021年12月遭到重入攻擊，攻擊者竊取了價值約3000萬美元的加密資產，并從Fantom跨鏈到以太坊。截止目前，攻擊者已將9000ETH轉入TornadoCash，地址上存額超920萬美元（包含93ETH、821萬枚DAI和327萬枚FTM）。慢霧表示將持續分析挖掘可疑的TornadoCash提款地址。[2022/9/8 13:16:23]

其中有些論文的結論中直接給出了新的算法有多高效，有的論文則需要作者使用“偽代碼”進行重構。

NFT Worlds團隊：正與《我的世界》團隊溝通，并考慮備選方案:7月21日消息，針對“《我的世界》禁止在游戲中使用NFT或其他區塊鏈技術”，NFT Worlds項目團隊在其Discord頻道發文回應稱，目前正在與《我的世界》（Minecraft）團隊相關人員進行溝通，了解禁令發布原因，并爭取在Minecraft平臺繼續運營。

如果溝通不能取得預期效果，NFT Worlds也在考慮以下備選方案：

1. 將項目遷移至類似Minecraft的游戲引擎和游戲平臺；

2. 轉型為GameFi平臺，為游戲開發者或游戲工作室提供技術服務。

此前消息，《我的世界》（Minecraft）更新其使用指南，宣布禁止Minecraft客戶端和服務器應用程序集成區塊鏈技術，也不得用于創建與任何游戲內容相關的NFT，包括世界、皮膚、角色物品或其他模組。[2022/7/21 2:27:59]

研究人員總共研究了113個“算法系”，即解決計算機科學教科書中最重要的同一問題的算法集。他們對每個算法族的歷史進行了回顧，跟蹤每次針對某一問題提出的新算法，并特別注意更高效的算法。

圖1算法發現和改進。(a)每十年發現的新算法系的數量。(b)已知算法系的比例每十年都有所提高。(c)首次發現時算法系的漸近時間復雜度分類。(d)同一時間復雜度的算法轉換到另一個時間復雜度的每年平均概率。在和中“>n3”的時間復雜度表示超過多項式級，但不到指數級。

最早的算法系可追溯到上世紀40年代，每個算法系平均有8個算法，按時間順序效率逐步提升。為了共享這一發現，團隊還創建了“算法維基”頁面。

研究人員繪制了圖表，標識這些算法族效率提升的速度，重點關注算法分析最多的特征——這些特征往往決定了解決問題的速度有多快。

圖2算法系的相對效率提升，使用漸近時間復雜度的變化計算。參考線是SPECInt基準性能。(a)與該系列中的第一個算法相比，四個算法系的歷史改進。(b)算法改進對“最近鄰搜索”算法系列的輸入大小(n)的敏感度。為了便于比較算法改進效果隨時間的變化，在圖(b)中將算法系和硬件基準的起始時間段對齊。

結果顯示，變數很大，但也發現了關于計算機科學變革性算法效率提升的重要信息。即：

1、對于大型計算問題，43%的算法系的效率提升帶來的收益，不低于摩爾定律帶來的收益。

2、在14%的問題中，算法效率提升的收益遠超硬件性能提升的收益。

3、對于大數據問題，算法效率提升收益特別大，因此近年來，這一效果與摩爾定律相比越來越明顯。

當算法系從指數復雜度過渡到多項式復雜度時，情況出現了最大的變化。

所謂指數復雜度算法，就像一個人猜密碼鎖的密碼一樣。如果密碼盤上只有一位數，那么任務很簡單。如果像自行車鎖一樣，表盤是4位數，估計你的自行車很難有人偷得走，但仍然可以一個個試。如果是表盤是50位的，就幾乎不可能破解了，需要的步驟太多了。

圖3基于漸近時間復雜度計算的110個算法系效率提升的年平均速度分布，其中問題規模為：(a)n=1000，(b)n=100萬，(c)n=10億。硬件性能提升線表示從1978年到2017年，SPECInt基準性能的平均年增長率

這類問題也是計算機面對的難題，隨著問題的規模越來越大，很快就會超過計算機的處理能力，這個問題光靠摩爾定律是解決不了的。

解決之道在于找到多項式復雜度的算法。

研究人員表示，隨著摩爾定律終結這個話題越來越多地被提及，我們需要將未來的解決方案的重點放在算法的效率提升上。

圖4前導常數在算法性能提升中的重要性評價

研究結果表明，從歷史上看，算法效率的提升帶來的收益是巨大的。不過二者之間存在著頻度的差異，摩爾定律帶來的提升是平滑而緩慢的，而算法效率的提升是階梯式的躍進，但出現沒那么頻繁。

本文通訊作者尼爾·湯普森說：

這是業界第一篇說明算法效率提升速度的論文。通過我們的分析，可以得出算法改進后，使用同樣的算力可以完成多少任務。

隨著問題的規模不斷增大，比如達到數十億或數萬億個數據點，算法效率的提升帶來的收益，比硬件性能的提升更重要，而且重要得多。

在我們開始逐步為算力不足發愁的時代，在摩爾定律越來越顯出疲態的今天，這一發現可能為未來解決超大型計算問題開辟一條新的思路。

參考鏈接：

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

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

編輯：星際視界Sue

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