Tensor Processing Unit (TPU) è un circuito integrato specifico per applicazioni (ASIC) progettato da Google appositamente per l'apprendimento automatico. Le TPU sono costruite per gestire in modo efficiente calcoli vettoriali e operazioni su larga scala di matrici, offrendo prestazioni migliori rispetto a GPU e CPU tradizionali, il tutto consumando meno energia.
In questa guida discuteremo di:
- Cos'è una TPU e il suo diagramma a blocchi
- Come funziona
- Quali sono le applicazioni delle TPU?
Alla fine, sarai in grado di conoscere il ruolo delle TPU nell'apprendimento avanzato e nei modelli di intelligenza artificiale.
In questo articolo
Diagramma a blocchi della TPU
Il diagramma a blocchi della TPU mostra i principali componenti utilizzati nel chip e ci spiega come questi facilitano il trasferimento veloce di grandi quantità di dati. Ecco il diagramma a blocchi di una TPU.
Esploriamo come funziona la TPU.
Operazioni di vettori e matrici
Le operazioni sui vettori e sulle matrici sono le funzioni fondamentali che stimolano i modelli di deep learning nelle TPU. Le array di memoria trasferiscono grandi volumi di dati tramite operazioni come la moltiplicazione e l'addizione. Per ottimizzare le prestazioni, le matrici sistoliche eseguono queste operazioni in parallelo.
Le matrici sistoliche funzionano eseguendo un calcolo, passando il risultato a una matrice vicina e poi iniziando il calcolo successivo. Questo processo continuo distribuisce il carico di calcolo tra le matrici, rendendo le TPU più efficienti dal punto di vista energetico e più veloci rispetto alle GPU e alle CPU tradizionali.
Sistema di memoria
La memoria on-chip ad alta larghezza di banda nelle TPU aiuta a elaborare rapidamente gli input e a archiviare i risultati nella memoria per un breve periodo di tempo.
La RAM esterna li assiste in questa operazione, conservando temporaneamente i dati. Questo sistema di memoria e l'elevata larghezza di banda riducono eventuali ritardi nelle operazioni di sistema.
Set di istruzioni per ridurre la complessità
I set di istruzioni nella TPU hanno ruoli separati. La moltiplicazione dei pesi, la convoluzione e le funzioni di attivazione sono presenti per svolgere le loro funzioni, rendendo il sistema efficiente.
Ciò riduce anche la complessità del sistema e decine di migliaia di calcoli vengono eseguiti in parallelo senza caricare il sistema.
Modalità inferenza
La modalità di addestramento consiste in inferenza avanti e indietro e regola le reti neurali durante questo processo. Dopo di ciò, entra in gioco la modalità inferenza, che aiuta il sistema a operare rapidamente in base all'input e a elaborare dati su larga scala in tempi brevi.
Potrebbe essere correlato al trattamento di immagini o semplicemente all'utilizzo di dati di input per trovare informazioni, ad esempio, conversazioni GPT.
Applicazioni delle TPU
Ci sono molte applicazioni reali che utilizzano le TPU per le proprie funzioni. La maggior parte si basa su modelli di intelligenza artificiale che usano operazioni predittive. Ecco alcune applicazioni delle TPU.
Formazione e Deep Learning
Le TPU sono programmate per eseguire complesse operazioni matematiche utilizzate nel deep learning. Sono inoltre la spina dorsale delle reti neurali, operando secondo la fisiologia umana.
L'addestramento include modelli NLP e di visione artificiale per elaborare dati su larga scala molto più rapidamente rispetto alle CPU e GPU.
Sistemi di raccomandazione
Le TPU vengono utilizzate per fornire raccomandazioni sulla maggior parte dei siti e-commerce, YouTube e altri siti di social media. Le metodologie di machine learning aiutano questi motori di ricerca a conoscere le esigenze dell'utente sulla base delle sue ricerche.
Applicazioni di IA in tempo reale
Una volta che un modello è stato addestrato, la TPU utilizza diversi metodi per fare previsioni in tempo reale. Le applicazioni in tempo reale includono GPT, assistenti vocali AI, riconoscimento delle immagini e ricerca di dati pertinenti.
Ad esempio, Google Translate utilizza lingue diverse su cui lavorare e le traduce rapidamente nella lingua desiderata, proprio come funziona per Google Foto e gli assistenti vocali.
Sanità e diagnosi
Le TPU sono brave a elaborare grandi quantità di dati sulla base di modelli di IA. Stanno rendendo possibile alimentare trattamenti avanzati usando strumenti diagnostici.
Le tecnologie di imaging vengono utilizzate nella maggior parte dei trattamenti a velocità più elevate. Non si tratta solo di velocità: si tratta di salvare vite, e le TPU stanno portando un contributo positivo alla sanità.
Automobili
La TPU viene utilizzata per trasferire rapidamente dati allo schermo del conducente e riconoscere la maggior parte degli oggetti, inclusi i segnali stradali, aiutando i conducenti nella guida autonoma.
La funzione di parcheggio automatico nella maggior parte degli ultimi modelli di auto utilizza questi chip per identificare oggetti e linee di parcheggio.
Come realizzare un diagramma a blocchi della TPU
Un diagramma a blocchi semplifica circuiti complessi, rendendoli più facili da comprendere per studenti, insegnanti, ingegneri e ricercatori. Questi diagrammi sono preziosi per apprendere i modelli e aprono la strada a future innovazioni. La sfida, tuttavia, è come creare questi diagrammi per sistemi sofisticati come le Tensor Processing Unit (TPU).
Per progettare questi diagrammi complessi, è essenziale uno strumento di diagrammazione specializzato. EdrawMax è uno di questi strumenti che offre tutto il necessario per creare diagrammi a blocchi dettagliati e professionali. Ecco alcune delle caratteristiche principali di EdrawMax:
- Interfaccia intuitiva: EdrawMax presenta un'interfaccia pulita con strumenti facili da usare, drag and drop e funzioni di inserimento immagini.
- Ampia libreria di simboli: I simboli e gli elementi sono necessari per creare diagrammi complessi. EdrawMax offre simboli per ogni tipo di diagramma.
- Strumenti avanzati di personalizzazione: EdrawMax offre temi, colori, connettori, formati di testo e molti altri strumenti che ti aiutano a creare qualsiasi diagramma con design attraenti.
- Libreria di modelli: Una vasta libreria di modelli è disponibile per gli utenti che desiderano progettare e modificare secondo le proprie esigenze. Ogni categoria offre centinaia di modelli tra cui scegliere.
- Molteplici opzioni di importazione ed esportazione: EdrawMax supporta i file Visio e aiuta gli utenti a modificarli nello strumento. Le opzioni di esportazione sono disponibili per ogni utente, offrendo diversi formati tra cui JPG, PNG, SVG, HTML, PDF e molti altri.
Ora vediamo come creare un diagramma a blocchi della TPU con EdrawMax utilizzando due diversi metodi.
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Funzionalità AI100% sicuro | Versioni per desktop >>Metodo 1: Partire da zero
EdrawMax, con i suoi numerosi strumenti di personalizzazione, consente di creare rapidamente diagrammi a blocchi. Ecco una guida passo-passo da seguire quando si parte da zero.
Passo1 Apri EdrawMax e inizia
- Apri lo strumento per cominciare.
- Vai alla Pagina Iniziale e trova la sezione Diagramma a Blocchi per aprire la tela vuota.
Passo2 Trascina e rilascia simboli ed elementi sulla tela
- Trascina tutti gli elementi o simboli necessari dal raccoglitore dei simboli per completare il tuo diagramma a blocchi.
- Usa l'opzione di ricerca per trovare eventuali simboli non presenti nella sezione dei simboli di base.
Passo3 Disporre i blocchi e aggiungere testo
- Disponi questi blocchi nell'ordine che preferisci.
- Il testo per ogni elemento viene aggiunto per una migliore comprensione.
Passo4 Aggiungi relazioni
- Utilizza lo strumento connettore nella barra del menu in alto per aggiungere relazioni tra i blocchi inseriti.
- Cambia il colore dei blocchi per rendere il diagramma a blocchi più attraente.
Passo5 Esporta il tuo progetto
- Salva il progetto nel formato desiderato e ricordati di mantenere anche il file sorgente.
- Clicca sul pulsante esporta, scegli un formato e clicca esporta per salvare il progetto.
Metodo 2: Inizia con un modello
Utilizzare un modello per creare il tuo progetto aiuta a ridurre il carico di lavoro. Decine di migliaia di modelli sono disponibili nella libreria. Ecco una guida passo-passo per utilizzare un modello e creare il tuo progetto personalizzato.
100% sicuro | Nessuna pubblicità | Funzionalità AI100% sicuro | Versioni per desktop >>Passo1 Apri la Libreria Modelli
- Apri EdrawMax e clicca su modelli nel menu a sinistra dello schermo.
- Utilizza la barra di ricerca per trovare i modelli di diagrammi a blocchi disponibili nella libreria.
Passo2 Seleziona un modello e cliccaci sopra
- Scorri per trovare il modello più adatto per i tuoi diagrammi a blocchi.
- Cliccaci sopra per portarlo sulla tela.
Passo3Inizia a modificare il modello
- Modifica il modello qui utilizzando gli strumenti di personalizzazione disponibili.
- Aggiungi o elimina le forme e gli elementi nel tuo modello.
- Cambia colori, temi e formati di testo secondo le tue esigenze.
Passo4Esporta il tuo file
- Dopo tutte le modifiche, è necessario esportare il tuo progetto.
- Clicca sul file e trova l'opzione di esportazione disponibile, oppure usa ilesportapulsante disponibile nella parte superiore della barra dei menu e seleziona un formato per salvarlo.
Considerazioni finali
Il diagramma a blocchi della Tenson Processing Unit offre sufficienti informazioni per permettere a un vasto pubblico di apprendere il modello. Si tratta dei principali circuiti/chip utilizzati nei nostri dispositivi più recenti.
Quindi, è utile creare un diagramma a blocchi per una TPU e ciò aiuta i ricercatori a portare maggiore versatilità e funzionalità a questi modelli. EdrawMax sta contribuendo a realizzare questi progetti complessi con facilità e offre opportunità a studenti e ricercatori di sfruttare la potenza della TPU nei dispositivi moderni.
