O lançamento do ChatGPT em novembro de 2022 abriu os olhos de vários intervenientes do setor para o modelo de linguagem AI grande. Esta dinâmica frenética permeou o espaço Cripto, e este artigo tem como objetivo introduzir o desenvolvimento da AI, seu estado atual e a indústria que surgiu da combinação de AI+Crypto.
Existem muitos tipos de modelos que podem realizar aprendizagem supervisionada, incluindo modelos baseados em árvores, modelos de gráficos e as redes neurais recentemente surgidas. Com o rápido desenvolvimento da capacidade de computação e dados, a aprendizagem profunda foi ainda mais desenvolvida com base na arquitetura das redes neurais. As arquiteturas atuais de aprendizagem profunda comumente incluem, mas não se limitam a CNNs, RNNs e mecanismos de atenção.

Classificação de aprendizado de máquina, fonte: HashKey Capital
Redes de aprendizagem profunda diferentes têm a arquitetura básica da camada de entrada, camada oculta e camada de saída, a camada de entrada é geralmente texto, vídeo, áudio e outros dados após serem processados "tokenize/embedding". A camada oculta tem um design diferente (forma do modelo) dependendo do conjunto de dados e do propósito da tarefa, como mostrado na tabela.

Tipos de Redes Neurais, Fonte: Organizado por HashKey Capital

30 anos de desenvolvimento de redes neurais, fonte: organizado por Capital HashKey
O treino de redes neurais teve origem em meados da década de 1980, quando Jordan treinou uma rede neural para aprender padrões sequenciais em seu artigo de 1986.Ordem Serial: Uma Abordagem de Processamento Distribuído Paralelo. A pequena rede tinha apenas alguns neurônios.
Nos anos 1990, Jeffrey Ehrman expandiu a rede neural para uma rede de 50 neurônios com a descoberta de que a rede agrupa espacialmente palavras com base no significado. Por exemplo, separou substantivos inanimados e animados, e dentro destas duas categorias, os objetos animados foram subdivididos em categorias humanas e não humanas, e os inanimados foram categorizados como quebráveis e comestíveis. Isso indica que a rede tem a capacidade de aprender explicações hierárquicas.
Ele observou ainda que as palavras podem ser representadas como pontos num espaço de alta dimensão e que uma sequência de palavras ou frases pode ser vista como um caminho. Esta grande descoberta permite que conjuntos de dados textuais sejam digitalizados, vetorizados e processados por computadores.

Origem: http://3b1b.co/neural-networks
Em 2011, os pesquisadores da Confluence treinaram redes maiores envolvendo milhares de neurônios e milhões de conexões, e foi encontrado um gargalo no estudo na capacidade da rede de manter um contexto coerente ao longo de sequências longas.
Em 2017, a OpenAI baseou-se no trabalho de Kathy treinando em 82 milhões de avaliações da Amazon nas quais neurônios emocionais foram descobertos. Tais neurônios categorizaram perfeitamente as emoções do texto.

Origem: Aprender a Gerar Avaliações e Descobrir Sentimento
Em relação às limitações do tamanho do contexto, este artigo de 2017 Attention Is All You Need apresenta uma solução. O artigo cria uma rede de camada dinâmica que adapta os pesos de conexão com base no contexto da rede. Funciona permitindo que as palavras na entrada vejam, comparem outras palavras e encontrem as mais relevantes. Quanto mais próximas essas palavras estiverem em conceito, mais próximas estão no espaço e podem ter pesos de conexão mais altos. No entanto, o artigo concentrou-se apenas no problema da tradução.
Assim, os investigadores da OpenAI tentaram uma arquitetura de transformador mais poderosa e lançaram o GPT-3 em 2020, o que atraiu a atenção generalizada das indústrias em todo o mundo, desta vez com a rede a atingir 175B parâmetros, 96 camadas e uma janela de contexto de 1.000 palavras.

imagem digital de 28x28 pixels, Fonte: http://3b1b.co/neural-networks
Estes 784 neurónios formam a camada de entrada da rede. A camada final é a camada de saída, que contém dez neurónios representando os números 0-9, novamente com valores de ativação variando de 0-1. A camada do meio é a camada oculta, onde o valor de ativação da camada anterior determina o valor de ativação da próxima camada conforme a rede neural opera.
A profundidade do aprendizado profundo reside no fato de o modelo aprender muitas “camadas” de transformações, cada uma com uma representação diferente. Como mostrado na figura abaixo, por exemplo, em 9, camadas diferentes podem reconhecer diferentes características. Quanto mais próxima a camada de entrada estiver do nível inferior de detalhe dos dados, mais próximos estarão os conceitos mais específicos que podem ser usados para diferenciar a camada de saída.

Origem: http://3b1b.co/neural-networks
À medida que o modelo fica maior, as camadas ocultas no meio envolvem centenas de bilhões de pesos por camada, e são esses pesos e vieses que realmente determinam o que a rede está realmente a fazer. O processo de aprendizagem de máquina é o processo de encontrar os parâmetros corretos, que são pesos e vieses.
A arquitetura do transformador usada no GPT, um modelo de linguagem grande, tem uma camada intermediária oculta composta por 96 camadas de módulos de decodificação, dos quais GPT1, GPT2 e GPT3 têm 12, 48 e 96 camadas, respectivamente. O decodificador, por sua vez, contém componentes de rede neural de atenção e feedback direto.
O treino começa aleatorizando os parâmetros da rede e finalizando os parâmetros do modelo da rede ao encontrar o parâmetro que minimiza a função de custo. A forma de convergir a função de custo é através da descida do gradiente, pela qual é examinado o grau de impacto de cada alteração de parâmetro no custo/perda, e depois os parâmetros são ajustados de acordo com esse grau de impacto.
O processo de cálculo do gradiente do parâmetro introduz a propagação retroativa ou retropropagação, que percorre a rede da camada de saída para a camada de entrada em ordem inversa de acordo com a regra da cadeia. O algoritmo também requer o armazenamento de quaisquer variáveis intermediárias (derivadas parciais) necessárias para calcular o gradiente.

Fonte: Relatório da OpenAI, Leis de Escalonamento para Modelos de Linguagem Neural
Isto é consistente com o desenvolvimento de conjuntos de dados e computadores (potência de computação) na realidade, mas também pode ser visto na tabela abaixo que a potência de computação está a crescer mais depressa do que os dados disponíveis, enquanto a memória é a mais lenta a desenvolver.

O desenvolvimento de conjuntos de dados, memória e potência de processamento, Fonte: https://github.com/d2l-ai

Origem: Conjunto de Dados de Categorização de Vestuário Fashion-MNIST
As técnicas de aumento de dados podem ser uma solução eficaz ao fornecer dados insuficientes ao modelo sem adquirir novas amostras, como escala, rotação, reflexão, recorte, tradução, adição de ruído gaussiano, mixup, etc.
Os dados sintéticos são outra opção. Os dados sintéticos são dados que podem ser gerados artificialmente por simulação de computador ou algoritmos com ou sem um conjunto de dados de referência anterior. Em relação ao desenvolvimento de ferramentas para gerar dados sintéticos, Ian J. Goodfellow inventou a Rede Generativa Adversária (GAN), que é uma arquitetura de aprendizado profundo.
Treina dois redes neurais para competir entre si, o que pode gerar novos dados mais realistas a partir de um conjunto de dados de treino dado. A arquitetura suporta a geração de imagens, preenchimento de informações em falta, a geração de dados de treino para outros modelos, a geração de modelos 3D com base em dados 2D e muito mais.
Ainda é cedo no desenvolvimento do campo, com a maioria das empresas existentes que trabalham com dados sintéticos fundadas em 2021 ou 2022, e algumas em 2023.

O estado do financiamento para empresas de dados sintéticos. Fonte: https://frontline.vc/blog/synthetic-data/

exemplo de base de dados vetorial, Fonte : https://x.com/ProfTomYeh/status/1795076707386360227
o pré-treino começa com cada camada de parâmetros a partir da inicialização aleatória, enquanto algumas camadas de ajuste fino podem usar diretamente os parâmetros do modelo previamente treinado como os parâmetros de inicialização para esta tarefa (congelando os parâmetros das camadas anteriores) e atuando em um conjunto de dados específico.

Origem: https://d2l.ai/chapter_computer-vision/fine-tuning.html
O pré-treino e o ajuste fino envolvem ambos alterações nos parâmetros do modelo, o que resulta, em última análise, numa otimização do modelo ou dos parâmetros, enquanto a inferência é o cálculo da inferência ao carregar um modelo após as entradas do utilizador e, em última análise, obter feedback e resultados de saída.
O pré-treino, ajuste fino e inferência são classificados do maior para o menor em termos de requisitos de computador. A tabela seguinte compara os requisitos de hardware de computador do treino e da inferência. Os requisitos de hardware de computador dos dois são significativamente diferentes em termos de potência de computação, memória e comunicação/largura de banda devido às diferenças no processo de computação e requisitos de precisão, e ao mesmo tempo há um Trilema Impossível em potência de computação, memória e comunicação/largura de banda.

*As medidas estatísticas nesta tabela são baseadas num único modelo a processar um único token, um único parâmetro. \ *FLOPs: operações de ponto flutuante por segundo, o número de operações de matriz.
*DP, TP, PP: paralelismo de dados, paralelismo de tensor, paralelismo de pipeline.Comparação de hardware de computador entre treinamento e inferência, Fonte: Organizado pela HashKey Capital
O processo de treino de uma rede neural requer alternar entre a propagação para a frente e para trás, utilizando o gradiente dado pela propagação para trás para atualizar os parâmetros do modelo. Por outro lado, a inferência requer apenas propagação para a frente. Esta diferença torna-se um fator influente que diferencia principalmente os requisitos de recursos de hardware do computador para treino e inferência.
Em termos de potência de cálculo, como mostrado na tabela, existe uma relação multiplicativa simples entre o número de parâmetros do modelo e o consumo de potência de cálculo, com o treino a requerer 6-8 operações de ponto flutuante e a inferência a requerer 2. Isto deve-se à retropropagação envolvida no treino, que requer o dobro da potência de cálculo da propagação direta, e assim o consumo de potência de cálculo do treino é muito maior do que o da inferência.
Em termos de memória, a retropropagação usada para treinamento reutiliza os valores intermediários armazenados na propagação direta para evitar cálculos repetidos. Portanto, o processo de treinamento precisa manter os valores intermediários até que a retropropagação seja concluída. O consumo de memória resultante durante o treinamento contém principalmente parâmetros do modelo, valores de ativação intermediários gerados durante a computação direta, gradientes gerados pela computação de retropropagação, e estados do otimizador. A fase de inferência não precisa de retropropagação, otimizador e gradiente, etc., e o uso de memória durante a sua utilização é muito menor do que o do treinamento.
Em termos de comunicação/largura de banda, para melhorar o desempenho do treino de IA, o treino de modelos mainstream geralmente usa três estratégias paralelas: paralelismo de dados, paralelismo de tensores e paralelismo de pipeline.

Origem: OpenAI, https://openai.com/index/techniques-for-training-large-neural-networks/
Para estas três estratégias, prevê-se que a frequência de comunicação do TP seja a maior, o volume de comunicação é o mais alto e está relacionado com o número de tokens, a largura do modelo e o número de camadas. O volume e a frequência de comunicação do PP são menores do que os do TP, e estão relacionados com o número de tokens e a largura do modelo. O volume e a frequência de comunicação do DP são os menores e são independentes dos tokens de entrada.
Assim, embora as arquiteturas paralelas sejam usadas para acelerar o desempenho do cluster, a maioria das arquiteturas paralelas na verdade sacrifica a comunicação ou o armazenamento em prol da potência de computação.
Sacrificar comunicação e armazenamento em prol do poder de computação:
Em PP, se uma GPU for atribuída a cada camada dos transformadores, apesar do aumento de potência computacional em unidades de tempo, os requisitos de comunicação entre as camadas também aumentam, resultando em aumento do volume de dados e latência. Além disso, o requisito de armazenamento do estado intermediário para a propagação direta aumenta extremamente rápido.
Sacrificar a comunicação pelo poder de computação:
Em TP, cada transformador é desmontado para computação em paralelo. Uma vez que o transformador é composto por dois componentes (cabeça de atenção e rede de avanço), a tarefa pode ser dividida dentro da camada para a cabeça de atenção ou a rede neural de avanço. Esta abordagem de TP pode aliviar o problema de hierarquia PP excessiva devido às GPUs não serem capazes de ajustar o modelo. No entanto, esta abordagem ainda tem uma sobrecarga de comunicação séria.

Fonte: Organizado pela HashKey Capital
Como mencionado anteriormente, os três componentes mais críticos em IA são dados, modelos e potência computacional, que servem como infraestrutura para potenciar a IA cripto.
A sua combinação acaba por formar uma rede de computação, com um grande número de middleware a aparecer no processo de computação para ser eficiente e mais alinhado com o espírito cripto. A jusante estão os Agentes baseados nesses resultados verificáveis, que podem servir diferentes funções para diferentes públicos-alvo.
Outro fluxograma pode ser usado para expressar a ecologia básica da IA de cripto da seguinte forma:

Fluxograma ecológico, fonte: organizado por HashKey Capital
Claro que são necessários mecanismos tokenómicos no espaço cripto para incentivar a coordenação da participação de diferentes intervenientes.
Fonte de Dados:
Grass é o projeto que rastreia fontes de dados em cima de Solana, o pano de fundo é devido ao fato de que muitas empresas bloqueiam crawls de IP de data centers, mas não bloqueiam usuários residenciais, Grass atua como um provedor de serviço descentralizado que incentiva usuários residenciais a contribuir com sua largura de banda via token.- Vana, como DATA DAO, também fornece sua própria solução, onde o criador cria diferentes data dao para diferentes fontes de dados na cadeia e configura diferentes programas de incentivo para os usuários carregarem seus dados. Até agora, foram criados data dao para o reddit (rDAO), onde mais de 154.000 usuários fornecem seus dados pessoais ao rDAO para treinamento de IA.- Os dados relevantes são recolhidos sob a forma de DePINs, que permitem aos utilizadores ligar os seus veículos à plataforma DIMO através de um dispositivo de hardware, por exemplo. Informações básicas sobre o veículo e dados mais avançados sobre padrões de condução, etc. serão transmitidos de forma segura para a rede DIMO, armazenados on-chain e associados ao ID do veículo correspondente (NFT). Outro exemplo é o Hivemapper que recolhe dados de mapas enquanto o utilizador está a conduzir.Plataforma de Dados Sintéticos:
Dria é uma plataforma de geração de dados sintéticos (OPStack L2) que incentiva os utilizadores a gerar/comercializar dados sintéticos de forma descentralizada. O seu armazenamento de dados é guardado no Arweave através do HollowDB. Quando os utilizadores iniciam um pedido de geração de dados sintéticos, a Dria aceitará o pedido e dividirá a tarefa pelos nós de computação na rede de dados sintéticos para execução e, após a verificação da rede, os dados sintéticos finais podem ser negociados no mercado do conhecimento.Outros:
Plataforma de serviço de rotulagem de dados, ao atribuir a tarefa de ordem de rotulagem a diferentes trabalhadores, esses trabalhadores podem obter o incentivo de token correspondente após completarem a tarefa, como Cripto, Public AI, entre outros. No entanto, o problema atual é que há mais pessoas a fazer rotulagem de dados do que dados, enquanto as empresas de IA têm fornecedores estáveis de rotulagem de dados para as suas necessidades de dados rotulados, devido à existência pegajosa que faz com que a sua vontade de mudar para plataformas descentralizadas seja fraca. Estas plataformas podem apenas conseguir a alocação da parte restante da ordem junto dos fornecedores de rotulagem de dados.
O processo consiste em, após um utilizador submeter uma tarefa de requisito de formação, a plataforma a analisar, avaliar a potência de computação necessária, bem como dividi-la num número mínimo de trabalhos de Aprendizagem Automática, altura em que o validador periodicamente obtém a tarefa analisada para gerar limites para a comparação das provas de aprendizagem a jusante.
Uma vez que a tarefa entra na fase de treinamento, ela é executada pelo Solver, que armazena periodicamente os pesos do modelo e os índices de resposta do conjunto de dados de treinamento, bem como gera as provas de aprendizagem, e o verificador também executa o trabalho computacional reexecutando algumas das provas para realizar cálculos de distância para verificar se elas correspondem às provas. Os denunciantes realizam arbitragem com base em um programa de desafio pontual baseado em gráficos para verificar se o trabalho de validação foi realizado corretamente.
Hugging Face pode ser acedido como um fornecedor de recursos de modelo de linguagem pré-treinado para a plataforma distribuída, o utilizador seleciona o modelo a ser ajustado de acordo com os requisitos da tarefa e depois utiliza as GPUs e outros recursos fornecidos pela rede de computação para o ajuste fino da tarefa, o que precisa de ser baseado na complexidade da tarefa para determinar o tamanho do conjunto de dados, a complexidade do modelo, e para determinar ainda a necessidade de um nível superior de recursos como o A100.
Para além do Gensyn, uma plataforma que pode suportar pré-treino, a maioria das plataformas de computação também pode suportar ajustes finos.
A Rede Nosana é uma plataforma para executar cargas de trabalho de inferência de IA que fornece serviços de computação direcionados ao processo de inferência para modelos LLama 2 e Difusão Estável.- Ritual.AI, a primeira fase da plataforma é o Infernet, que é um framework leve. Com ele, os desenvolvedores de contratos inteligentes podem solicitar serviços de inferência fora da cadeia e entregá-los aos contratos inteligentes na cadeia. A segunda fase é a camada de execução, Ritual Chain, que suporta operações nativas de IA.## Camadas/adaptadores adicionaisQuando a inferência é realizada, esta etapa já é a etapa de uso do modelo, então a middleware pode ser introduzida no momento certo:
Model Matching: Ao fazer inferências, é geralmente necessário determinar o modelo apropriado de acordo com os requisitos da tarefa.- API: Abstrair toda a API de modelos de código aberto de interface unificada, como RedpillContrato inteligente on-chain para recuperar os resultados dos cálculos de IA off-chain:
Protocolo ORA para fornecer resultados de inferência verificados para contratos inteligentes, por exemplo, o nó opML recolhe pedidos opML enviados da cadeia, executará inferência de IA e depois carregará os resultados na cadeia e aguardará o período de desafio.Outra camada de privacidade pode ser adicionada à rede de computação, que inclui principalmente a privacidade de dados e a privacidade do modelo, onde a privacidade dos dados é muito mais importante do que a privacidade do modelo.
Atualmente, o protocolo Oasis utiliza Intel TDX e NVIDIA TEEs para fornecer privacidade e verificabilidade para o treino de modelos de IA.### VerificaçãoA maioria das redes de computação constrói diferentes sistemas de validação para garantir que o sistema funcione com precisão, enquanto o link é uma parte que ainda não foi introduzida no campo tradicional de IA.
Usado para provar a precisão do modelo sem revelar quaisquer parâmetros- Prove que a computação foi feita corretamente e que o modelo + inputs correspondem aos outputs: Modulus labs, GizaA Modulus Labs mostrou que é possível criar provas para modelos de 18 milhões de parâmetros em 60-70 segundos usando o sistema de prova Plonky da Polygon. Para modelos pequenos, é possível usar ZKML nesta fase, mas o custo ainda é significativo:
O tempo de prova do ZKML aumenta com o aumento dos parâmetros.- É muito caro em termos de consumo de memória do provador. A Worldcoin, por exemplo, utiliza um modelo com 1,8M parâmetros e 50 camadas para distinguir entre 10 bilhões de íris, para as quais as provas de inferência podem ser geradas em apenas alguns minutos, mas o consumo de memória dentro do provador é muito alto para qualquer hardware móvel.
Origem: @ModulusLabs/capítulo-5-o-custo-da-inteligência-da26dbf93307"">https://medium.com/@ModulusLabs/capítulo-5-o-custo-da-inteligência-da26dbf93307
Para além da verificação, TEE tem a vantagem de manter os dados sensíveis isolados, garantindo que processos ou cálculos externos não possam aceder ou alterar os dados dentro dele.
Projetos que utilizam TEE incluem:

Origem: https://arxiv.org/pdf/2401.17555,Protocolo Marlin
Além disso, o protocolo ORA desenvolveu opp/ai (Inteligência Artificial Otimista de Preservação de Privacidade na Blockchain) além de sua própria validação ZKML e OPML, e não está incluído na tabela de comparação acima.
Uma vez que tarefas complexas não podem ser concluídas de uma só vez, elas precisam ser divididas em tarefas menores pelo Plano, além disso, o Agente também pode chamar APIs externas para obter informações adicionais, incluindo informações atuais, capacidades de execução de código, acesso a fontes de informação proprietárias, e assim por diante.

Origem: Um Inquérito sobre Agentes Autónomos Baseados em Modelos de Linguagem Grande
A capacidade de tomada de decisão dos Agentes não teve uma certa quebra até ao surgimento do Grande Modelo de Linguagem LLM nos últimos anos. Um relatório compilou o número de artigos publicados sobre Agentes de 2021 a 2023, como mostrado na figura abaixo, na realidade existem apenas cerca de uma dúzia de artigos de pesquisa em 2021, mas há centenas de artigos publicados sobre eles em 2023. O artigo categorizou os Agentes em 7 categorias.

Fonte: Um Inquérito sobre Agentes Autónomos Baseados em Modelos de Linguagem Grande
Em web3, os cenários em que os Agentes existem ainda são limitados em comparação com o mundo web2 e atualmente incluem compensação automatizada, construção de componentes de código (escrever contratos inteligentes, escrever circuitos zk), controle de risco em tempo real, e execução de estratégias como arbitragem e agricultura de rendimento.
GPUAINa cripto, um número de redes de computação emergem inevitavelmente fazendo com que os usuários sintam que a GPU é IA, mas como analisado na seção anterior, existe um trilema impossível de redes de computação, ou seja, potência de computação, largura de banda/comunicação e memória, bem como três tipos de estratégias paralelas usadas no treinamento do modelo, como paralelismo de dados, paralelismo de tensores e paralelismo de pipeline, todos apontam para os controles e equilíbrios impostos na configuração da estrutura de rede de computação.
Mesmo Modelo & mesma DadosMesmo ResultadoA razão pela qual o mesmo modelo e dados não necessariamente resultam no mesmo resultado é o uso de computação de ponto flutuante. Essa diferença na computação também tem um impacto na construção da rede de computação.
Mais Agentes de IAOs Agentes de IA apenas começaram a mostrar mais utilidade nos últimos anos, e esperamos que mais Agentes apareçam no mercado. Mas como os Agentes funcionam na cripto ou como encontrar os incentivos certos de tokens continua a ser um desafio.
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