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生物学のAIモデルは、2019〜2021年の急成長の後、年2〜4倍のペースで規模を拡大している

生物学のデータで学習した上位のAIモデルの学習計算量は2019〜2021年に急速に伸びたが、それ以降は、より持続可能なペース(年2〜4倍)で規模を拡大している。これらのモデルの学習計算量は2018年から2021年までに1,000〜10,000倍に増えたが、2021年以降は10〜100倍しか増えていない。

最大級のタンパク質言語モデルと特化型の生物学モデルの計算量のトレンド最大級のタンパク質言語モデルと特化型の生物学モデルの計算量のトレンド学習計算量(FLOP)10¹⁶10¹⁸10²⁰10²²10²⁴10²⁶2019202020212022202320242025公開日公開日:2019-03-26 学習計算量(FLOP):19.34公開日:2019-06-19 学習計算量(FLOP):19.48公開日:2019-09-04 学習計算量(FLOP):17.8公開日:2020-03-13 学習計算量(FLOP):20.57公開日:2020-12-01 学習計算量(FLOP):20.7公開日:2020-12-15 学習計算量(FLOP):21.71公開日:2021-02-13 学習計算量(FLOP):21.74公開日:2021-05-04 学習計算量(FLOP):22.87公開日:2021-05-04 学習計算量(FLOP):22.57公開日:2021-05-04 学習計算量(FLOP):22.59公開日:2021-08-17 学習計算量(FLOP):22.2公開日:2022-07-21 学習計算量(FLOP):22.87公開日:2022-11-16 学習計算量(FLOP):23.51公開日:2023-07-06 学習計算量(FLOP):23.79公開日:2024-06-25 学習計算量(FLOP):24.03公開日:2025-02-19 学習計算量(FLOP):24.35公開日:2019-02-22 学習計算量(FLOP):18.51公開日:2019-12-17 学習計算量(FLOP):19.61公開日:2020-01-15 学習計算量(FLOP):20公開日:2020-09-01 学習計算量(FLOP):18.99公開日:2020-11-30 学習計算量(FLOP):21.48公開日:2021-09-14 学習計算量(FLOP):20.86公開日:2021-09-21 学習計算量(FLOP):20.38公開日:2021-10-04 学習計算量(FLOP):21.64公開日:2022-05-27 学習計算量(FLOP):21.86公開日:2022-07-22 学習計算量(FLOP):22.01公開日:2022-10-26 学習計算量(FLOP):22.4公開日:2022-12-01 学習計算量(FLOP):21.7公開日:2023-08-05 学習計算量(FLOP):21.88公開日:2023-10-02 学習計算量(FLOP):22.44公開日:2024-05-08 学習計算量(FLOP):22.62年3.7倍90%信頼区間:年2.0〜6.0倍年2.2倍90%信頼区間:年1.1〜7.4倍ProGenESM2-15BESM3 (98B)AlphaFold 2AlphaFold 3汎用のタンパク質言語モデル特化型の生物学モデル破線は、各モデル群の区切り(タンパク質言語モデルは2021年6月、特化型モデルは2022年8月)の前後それぞれへの対数線形の回帰直線(AGI Hubが再作図時に当てはめたもの)。伸び率と信頼区間はEpoch AIの推定値(区切り以降の伸び)。2019年より前のモデルは表示していない。出典:Epoch AI(CC BY 4.0)・作図:AGI Hubepoch.ai

ここでは生物学のAIモデルを2つのカテゴリに分けて考える。Evo 2のような汎用のタンパク質言語モデル(PLM)は生物学的な配列の予測を学習し、多くのタスクに役立つ埋め込みを生成できる。AlphaFoldのような特化型モデルは、タンパク質の構造や変異の影響といった特定の予測に最適化されている。PLMの学習には特化型モデルの約10倍の計算量が使われているが、それでも、いまや1e26 FLOPを超える計算量で学習されている今日のフロンティアの言語モデルには約100倍の差をつけられている。

このグラフについて詳しく

Epoch AI の生物学AIモデルのデータセットでは、タンパク質言語モデルと特化型タンパク質モデルの2つのカテゴリを区別している。タンパク質言語モデル(ProGenやESMなど)は生物学的な配列で学習した生成モデルであり、特化型モデル(AlphaFoldなど)は構造や適応度といった特定のタンパク質の性質を予測する。これらのカテゴリはアーキテクチャ、データのモダリティ、必要な計算量が異なり、上位のタンパク質言語モデルは特化型のモデルの約10倍の学習計算量を使っている。こうした根本的な違いがあり、スケーリングのトレンドも異なるかもしれないため、混同しないよう両者を分けて扱った。

どちらのモデル群も、それぞれの種類で規模拡大の最前線を見るため、学習計算量で見た各時点の上位4に絞り込んだ。図のトレンド線は、2区間の対数線形回帰モデルで区切り点を探索したものと、区切り点のない対数線形モデルのうち、全体として最もよく当てはまるものである。

データ(原文・英語)

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非公式の日本語訳公式ページ(英語):epoch.ai/data-insights/biology-models-trends