Qu'est-ce qu'un schéma bloc de TPU

Unité de traitement tensoriel (TPU)est un circuit intégré spécialisé (ASIC) conçu par Google exclusivement pour l’apprentissage automatique. Les TPUs sont optimisés pour gérer efficacement les calculs vectoriels et les opérations matricielles à grande échelle, offrant de meilleures performances que les GPU et CPU classiques, tout en consommant moins d’énergie.

Dans ce guide, nous allons aborder :

• Qu’est-ce qu’une TPU et son schéma bloc
• Comment ça fonctionne
• Quelles sont les applications des TPUs ?

À la fin, vous saurez quel est le rôle des TPUs dans l’apprentissage avancé et les modèles d’IA.

Schéma bloc de la TPU

Le schéma bloc TPUprésente les principaux composants utilisés dans la puce et nous explique comment ils assurent un transfert rapide d’importantes quantités de données. Voici le schéma bloc d’une TPU.

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Schéma bloc de la TPU

Voyons comment fonctionne une TPU.

Opérations vectorielles et matricielles

Les opérations sur les vecteurs et matrices sont au cœur des modèles de deep learning sur les TPUs. Les ensembles de mémoire transfèrent de gros volumes de données via des opérations comme la multiplication et l’addition. Pour maximiser les performances, les réseaux systoliques effectuent ces opérations en parallèle.

Les réseaux systoliques réalisent un calcul, transmettent le résultat à la matrice voisine, puis lancent le calcul suivant. Ce processus continu répartit la charge de calcul sur l’ensemble des matrices, rendant les TPUs plus rapides et économes en énergie que les GPU et CPU classiques.

Système mémoire

La mémoire embarquée à large bande passante sur la TPU accélère le traitement des entrées, la sauvegarde provisoire des résultats, et leur stockage sur le court terme.

La RAM externe appuie cette opération en stockant temporairement les données. Ce système mémoire et la haute bande passante réduisent tout décalage opérationnel du système.

Jeu d’instructions pour réduire la complexité

Les jeux d’instructions de la TPU ont chacun leur rôle spécifique. La multiplication des poids, la convolution ou encore les fonctions d’activation accélèrent le système et le rendent plus efficace.

Cela réduit également la complexité de la puce et permet d’effectuer des dizaines de milliers de calculs en parallèle sans surcharge.

Mode inférence

Le mode d’entraînement comporte l’inférence avant et arrière et ajuste les réseaux de neurones durant le processus. Ensuite, le Mode Inférence se lance, et le système traite les entrées et les larges volumes de données en un temps record.

Cela peut concerner le traitement d’images ou simplement l’utilisation des données d’entrée pour trouver des infos, comme dans un chat GPT.

Applications des TPUs

De nombreuses applications réelles emploient les TPUs pour leur fonctionnement. La plupart s’appuient sur des modèles d’IA qui exécutent des opérations de prédiction. Voici quelques-unes des applications des TPUs.

Entraînement et Deep Learning

Les TPUs sont programmés pour exécuter les calculs mathématiques intensifs nécessaires au deep learning. Elles sont aussi la colonne vertébrale des réseaux de neurones, en simulant la physiologie humaine.

L’entraînement intègre des modèles NLP et de vision par ordinateur pour traiter rapidement des volumes massifs de données, bien plus vite que les CPU ou GPU.

Systèmes de recommandation

Les TPUs sont utilisées pour les recommandations sur la plupart des sites e-commerce, YouTube et autres réseaux sociaux. Les algorithmes d’apprentissage automatique facilitent la compréhension des besoins des utilisateurs à partir de leurs recherches.

Applications IA en temps réel

Une fois le modèle entraîné, la TPU utilise différentes méthodes pour réaliser des prédictions en temps réel. Les applications IA temps réel intègrent GPT, la reconnaissance vocale, la reconnaissance d’images, et la recherche de données pertinentes.

Par exemple, Google Traduction gère plusieurs langues et propose des traductions instantanées, comme le fait l’assistant vocal ou Google Photos.

Santé et diagnostic

Les TPUs excellent dans le traitement de gros volumes de données selon les modèles d’IA. Elles rendent possible le développement de diagnostics avancés et l’accès à de nouveaux traitements.

Les technologies d’imagerie médicale sont désormais intégrées à la plupart des soins, et à une vitesse inédite. Ce n’est pas qu’une question de rapidité : il s’agit aussi de sauver des vies, et les TPUs jouent déjà un rôle majeur dans le secteur médical.

Automobile

La TPU sert à transmettre des données rapidement vers l’écran du conducteur, détecter la majorité des objets dont les feux de signalisation, et faciliter la conduite autonome.

La fonction de stationnement automatique dans la plupart des modèles récents s’appuie sur ces puces pour identifier les obstacles et les lignes de parking.

Comment créer un schéma bloc de TPU

Un schéma bloc simplifie les circuits complexes et facilite leur compréhension par les étudiants, enseignants, ingénieurs et chercheurs. Ces schémas sont essentiels pour l’apprentissage des modèles et préparent le terrain pour les innovations futures. Le défi réside toutefois dans la réalisation de schémas adaptés aux systèmes avancés comme l’unité de traitement tensoriel (TPU).

Pour concevoir ces schémas sophistiqués, il faut un outil de diagramme spécialisé. EdrawMax propose tout ce qu’il faut pour dessiner des schémas blocs détaillés et professionnels. Voici quelques fonctionnalités phares de EdrawMax :

• Interface intuitive : EdrawMax présente une interface épurée avec des outils faciles à prendre en main, glisser-déposer, et insertion d’images.
• Bibliothèque étendue de symboles : Les symboles et éléments sont indispensables pour créer des schémas complexes. EdrawMax offre des symboles pour tous types de diagrammes.
• Outils de personnalisation avancés : EdrawMax propose des thèmes, couleurs, connecteurs, formats de texte et bien d’autres outils pour composer des diagrammes aux designs attrayants.
• Bibliothèque de modèles : Une vaste bibliothèque de modèles permet aux utilisateurs de concevoir et modifier selon leurs besoins. Chaque catégorie comprend des centaines de modèles au choix.
• Multiples options d’import/export : EdrawMax prend en charge les fichiers Visio et permet de les modifier dans l’outil. Les options d’export sont offertes à tous pour différents formats : JPG, PNG, SVG, HTML, PDF, etc.

Voyons maintenant comment créer un schéma bloc TPU avec EdrawMax, grâce à deux méthodes différentes.

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Méthode 1 : Commencer à partir de zéro

EdrawMax, grâce à ses outils de personnalisation avancés, vous permet de réaliser rapidement vos schémas bloc. Voici un guide étape par étape pour débuter de zéro.

Étape 1 Ouvrez EdrawMax et lancez-vous

• Ouvrez l’outil pour commencer.
• Accédez à la Page d’accueil et retrouvez la section Schéma bloc pour ouvrir le canevas vierge.

Étape 2 Faites glisser-déposez des symboles et éléments sur le canevas

• Faites glisser tous les éléments ou symboles nécessaires depuis la bibliothèque pour compléter votre schéma bloc.
• Utilisez la barre de recherche pour trouver un symbole absent de la section des symboles de base.

Étape 3 Disposez les blocs et ajoutez du texte

• Disposez les blocs dans l’ordre voulu.
• Ajoutez du texte à chaque élément pour faciliter la compréhension.

Étape 4 Ajoutez les relations

• Utilisez l’outil connecteur en haut du menu pour créer des relations entre les blocs ajoutés.
• Modifiez la couleur des blocs pour obtenir un schéma bloc attractif.

Étape 5 Exportez votre conception

• Enregistrez le design dans le format désiré et n’oubliez pas de garder le fichier source.
• Cliquez sur le exportation , choisissez un format, puis cliquez pour enregistrer le design.

Méthode 2 : Utiliser un modèle

Utiliser un modèle pour créer votre design réduit la charge de travail. Des dizaines de milliers de modèles sont disponibles dans la bibliothèque. Voici comment utiliser un modèle pour concevoir votre propre schéma bloc.

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Étape 1 Ouvrez la bibliothèque de modèles

• Ouvrez EdrawMax et cliquez sur modèles dans le menu gauche.
• Utilisez la barre de recherche pour trouver les modèles de schéma bloc disponibles.

Étape 2 Sélectionnez un modèle et cliquez dessus

• Faites défiler pour trouver le modèle le mieux adapté à votre schéma bloc.
• Cliquez pour le faire apparaître sur le canevas.

Étape 3 Commencez l’édition du modèle

• Modifiez le modèle en utilisant les outils de personnalisation disponibles.
• Ajoutez ou supprimez les formes et éléments du modèle.
• Ajustez couleurs, thèmes et formats de texte selon vos besoins.

Étape 4 Exportez votre fichier

• Après modifications, exportez votre schéma.
• Cliquez sur le fichier et trouvez l’option d’exportation, ou utilisez le exportation bouton situé tout en haut du menu et sélectionnez un format pour l’enregistrer.

Conclusion

Le schéma bloc d’une unité de traitement tensoriel offre une compréhension précieuse à un large public pour découvrir le modèle. Ce sont des circuits et puces essentiels présents dans nos appareils les plus récents.

Créer un schéma bloc de TPU est donc pertinent et aide les chercheurs à apporter plus de polyvalence et de fonctionnalités à ces modèles. EdrawMax facilite la création de schémas complexes et offre aux apprenants et chercheurs l’opportunité d’exploiter pleinement le potentiel des TPUs dans les appareils modernes.