واحد پردازش مبتنی بر شبکه عصبی در تراشه کرین 970 چیست

هواوی در جریان برگزاری ‌کنفرانس مطبوعاتی خود در نمایشگاه ایفا ۲۰۱۷، نسل جدید تراشه‌ی پرچم‌دار خود را با نام کرین ۹۷۰ رونمایی کرد. کرین ۹۷۰ جدیدترین تراشه‌ی هواوی است که در نسل بعدی گوشی رده‌‌بالای چینی‌ها یا همان میت ۱۰ مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

کرین ۹۷۰ از سه واحد پردازشی شامل پردازنده‌ی اصلی، پردازنده‌ی گرافیکی و پردازنده‌ی مبتنی بر شبکه‌ی عصبی تشکیل شده است. پردازنده‌ی اصلی کرین ۹۷۰ از وجود هشت هسته‌ی پردازشی در دو کلاستر بهره می‌برد که مبتنی بر معماری big.LITTLE طراحی شده‌اند. این دو کلاستر شامل چهار هسته‌ی پردازشی Cortex-A73 با فرکانس ۲.۴ گیگاهرتزی برای انجام پردازش‌های سنگین و چهار هسته‌ی Cortex-A53 با فرکانس ۱.۸ گیگاهرتزی برای انجام پردازش‌های نسبتا سبک است. پردازنده‌ی گرافیکی کرین ۹۷۰ از ۱۲ هسته‌ی پردازشی بهره می‌برد. اما قوی‌ترین واحد پردازشی کرین ۹۷۰، یک پردازنده‌ی مبتنی بر شبکه‌ی عصبی است که از نظر قدرت پردازشی و همچنین مصرف انرژی بسیار بهتر از دو واحد پردازشی دیگر عمل می‌کند.

هواوی در جریان کنفرانس خبری خود اطلاعات بسیار جالب توجهی در مورد تراشه‌ی کرین ۹۷۰ ارائه کرد. همان‌طور که در تصویر پایین مشاهده می‌کنید، هواوی مدعی شده که واحد پردازشی مبتنی بر شبکه‌ی عصبی در مقایسه با پردازنده‌ی اصلی از نظر قدرت بیش از ۲۵ برابر بهتر است؛ حال آنکه ۵۰ برابر کمتر از پردازنده‌ی اصلی انرژی مصرف می‌کند. در اسلایدی دیگر، هواوی سایز NPU را نصف پردازنده‌ی اصلی کرین ۹۷۰ بیان کرده است، حال آنکه قدرت این پردازنده ۲۵ برابر بیشتر از پردازنده‌ی اصلی است.

اما بهتر است برای آشنایی بیشتر با واحد پردازشی جدید مبتنی بر شبکه‌ی عصبی کرین ۹۷۰، نگاهی به فناوری آن داشته باشیم. پردازنده‌های معمول مورد استفاده در انواع گجت‌های دیجیتال از یک معماری شناخته‌شده با عنوان فان نویمان پیروی می‌کنند. معماری فان نویمان با نام معماری پرینستون نیز شناخته می‌شود که در سال ۱۹۴۵ توسط ریاضیدانی با نام جان فان نویمان تعریف شده است. بر اساس تعریف ارائه‌شده توسط فان نویمان، یک رایانه‌ی دیجیتال از واحد محاسبه و منطق (APU)، رجیسترهای پردازشی، ماژول کنترل و حافظه‌ برای ذخیره‌ی اطلاعات و دستوراتی که باید پردازش شوند، تشکیل شده است؛ اما واحد پردازش مبتنی بر شبکه‌های عصبی چنین ساختاری ندارند.

واحد پردازش مبتنی بر شبکه‌های عصبی نوع جدیدی از ریزپردازنده‌ها هستند که برای بهبود محاسبات در شبکه‌های عصبی هوش مصنوعی، بینایی ماشین و پردازش انواع الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین در کنار اینترنت اشیاء و تمام پردازش‌های مبتنی بر داده‌هایی که از انواع سنسور‌ها دریافت می‌شوند، توسعه یافته است. در واقع پردازش‌های مبتنی بر هوش مصنوعی در کنار حجم بالای داده‌هایی که از طریق سنسور‌ها دریافت می‌شوند، نیاز برای پردازنده‌هایی با معماری جدید را ایجاد کرده است. پردازنده‌های مبتنی بر شبکه‌های عصبی را می‌توان به‌عنوان تمثیلی از روح شبکه‌های عصبی طبیعی خواند که قادرند وظایف پردازشی متعددی را به‌صورت موازی انجام دهند. در واقع دانشمندان در پی آن هستند تا با استفاده از ماژول‌های الکترونیکی، کارکردی شبیه به مغز انسان را شبیه‌سازی کنند تا بدین ترتیب پردازش‌های مبتنی بر هوش مصنوعی را با شتاب و سرعتی بیشتر انجام دهند.

هواوی در جریان کنفرانس مطبوعاتی خود اعلام کرد که قدرت پردازشی واحد پردازشی مبتنی بر شبکه‌های عصبی کرین ۹۷۰ بیش از ۱.۹ ترافلاپس است. استفاده از پردازنده‌های مبتنی بر شبکه‌های عصبی راهکار بسیار مناسبی برای انجام پردازش‌های سنگین با انرژی بسیار پایین است. گوگل نیز بدین منظور پردازنده‌های اختصاصی خود با نام Tensor Processing Unit را توسعه داده است. این پردازنده‌های مبتنی بر شبکه‌های عصبی وظیفه‌ی پردازش صوت را توسط سرورهای اپل بر عهده داشتند؛ حال آنکه امروزه، گوگل با استفاده از پردازنده‌های موسوم به TPU بسیاری از وظایف پردازشی نظیر جستجوی  اینترنتی، پردازش صوت و تصویر و سایر وظایف پردازشی را انجام می‌دهد.

هواوی در طول کنفرانس خود اعلام کرد که با اضافه کردن NPU به تراشه‌ی کرین ۹۷۰ در پی آن است تا پردازش مبتنی بر شبکه‌های عصبی ابری را با پردازش هوش مصنوعی روی گوشی‌های هوشمند ترکیب کند. درصورتی‌که ادعای هواوی در مورد قدرت پردازشی ۱.۹ ترافلاپسی کرین ۹۷۰ صحیح باشد، این تراشه می‌تواند از این نظر ایکس‌باکس وان اس مایکروسافت را نیز با قدرت پردازشی ۱.۴ ترافلاپس پشت سر بگذارد. البته باید به این نکته توجه داشت که وظایف پردازشی ایکس‌باکس وان اس با چیزی که کرین ۹۷۰ و مخصوصا واحد پردازشی مبتنی بر شبکه‌های عصبی این تراشه انجام می‌دهد، متفاوت است.

نظر شما در مورد کرین ۹۷۰ چیست؟