TPU: Koprocesory Googlu pro neuronové sítě
Google Tensor Processing Unit je specializovaný tištěný obvod, který funguje jako zásuvná karta do serveru. Připojuje se přes běžnou sběrnici SATA a hraje roli koprocesoru, který je speciálně určen pro urychlování výpočtů v oblasti neuronových sítí/strojového učení.
Google nyní zveřejnil benchmarky, které porovnávají výkon jeho TPU s klasickými i grafickými procesory. Pro specializované TPU (nepřekvapivě) tyto výsledky vycházejí velmi dobře, a to především z hlediska výkonu na spotřebovanou jednotku energie (30-80krát větší účinnost, bilion operací na 1 watt). Nicméně i co se týče samotného výkonu, mají být TPU až řádově (15-30krát) rychlejší než Intel Xeon nebo grafické procesory Nvidia. Další výhodou má být, že neuronové sítě pracující na TPU jsou často úsporné v tom smyslu, že k jejich napsání stačí jen relativně krátký kód. Nejčastěji je vytvořen v prostředí TensorFlow, což je open source platforma Googlu právě pro strojové učení.
Google uvedl, že potřeba vlastních procesorů se objevila už asi před 6 lety, když čím dál více produktů Googlu začalo pracovat s hlubokým učením. Například hlasové vyhledávání/rozpoznávání mluvené řeči by bez specializovaného hardwaru bylo příliš náročné a vyžadovalo další obří investice do hardwaru datových center. TPU nyní podstatně zrychlují i provoz Google Image Search, Google Photos (tedy zpracování grafické informace) a Google Cloud Vision API. Tyto TPU měly rovněž umožnit přechod překladače Googlu od statistické analýzy textu k modelům založených právě na neuronových sítích a podpořily také vývoj umělé inteligence v programu AlphaGo, který už před více než rokem pokořil člověka ve hře Go.
Procesory TPU jsou určeny pro specializovaný typ úloh, spíše operace s 8bitovými celými čísly než přesné výpočty v plovoucí řádové čárce. Zejména mají být ideální pro část práce neuronové sítě, tzv. inferenci. (Inference následuje po fázi tréninku, jde o vlastní funkčnost systému, tedy např. rozpoznání řeči. Jak uvádí na blogu Googlu hardwarový inženýr Norm Jouppi, pro samotný trénink TPU obvykle nepoužívají.) Procesor TPU přitom přijímá příkazy pro příslušné operace z CPU, podobně jako např. matematický koprocesor/FPU.
Google sám ve svých datových centrech používá TPU od roku 2015 a publikované benchmarky se podle firmy týkají úloh, které se v tomto prostředí skutečně realizují. Google předpokládá, že vývoj aplikací strojového učení a obecně umělé inteligence bude stále více svázán se specializovaným hardwarem a tím, jak se řada funkcí bude realizovat „přímo v křemíku“.
K benchmarkům publikovaným Googlem se vyjádřila i Nvidia. Podle ní jsou zavádějící, protože srovnávají TPU Googlu (z roku 2015) s řadou grafických karet Tesla K80 (2012), zatímco novější Tesla P4/P40 (2016) jsou také navrženy speciálně pro umělou inteligenci/neuronové sítě a v řadě ohledů Google překonávají.
Zdroj: TechXplore.com, The Register a další
O specializovaném hardwaru pro umělou inteligenci viz také: CPU, GPU – a IPU?
