August 16, 2023

Железо и софт для искусственных мозгов

Кто производит передовое оборудование и лучшее ПО
для работы с нейросетями

В 1960 году ламповый компьютер компании IBM смоделировал первую простейшую нейросеть, дав начало использованию вычислительных мощностей в создании искусственного интеллекта. К слову, именно сотрудник компании Артур Самуэль впервые ввел термин «машинное обучение».

Долгие годы искусственные нейронные сети работали на традиционных компьютерных архитектурах. Пока производительность компьютеров возрастала и архитектура позволяла масштабировать вычислительные мощности, ничего принципиально не менялось.

Однако со временем инженерам стало очевидно, что с усложнением задач потребуется новое специализированное «железо» для аппаратного ускорения вычислений. В результате появились ИИ-чипы – микропроцессоры нового поколения, созданные специально для более быстрого и эффективного выполнения задач, связанных с применением искусственного интеллекта.

Качая «железо»

Ключевым поставщиком топовых решений для ИИ сегодня является компания NVIDIA (NASDAQ: NVDA). На ее продуктах построена платформа для ChatGPT и других известных ИИ-проектов. Для обучения и работы бота ChatGPT создавшая его компания OpenAI использовала кластер из 30 тыс. ускорителей А100.

Источник: precedenceresearch.com

Цена вычислительных решений постоянно растет. Стоимость только одного новейшего ускорителя NVIDIA H100 доходит до $40 тыс., что сопоставимо с ценой месячной аренды у производителя кластера из нескольких тысяч таких устройств. И, хотя подобная аномалия обусловлена усилением спроса со стороны крупных игроков и стартапов, не исключается, что дефицит чипов в этом сегменте будет носить долгосрочный характер.

В целом доля ИИ-чипов в общем производстве будет расти. В 2017 году она составляла лишь 7%, а к 2025-му, по прогнозу McKinsey, достигнет 18%.

Под разные задачи используются специально подобранные микропроцессорные архитектуры. Чем больше будет расширяться определенный сегмент рынка, тем выше окажется спрос на отдельные типы процессоров.

Источник: McKinsey&Company, исследование «Новые возможности для полупроводниковых компаний»

Сейчас для обучения нейросетей используются преимущественно кластеры на основе графических процессоров (GPU), а для работы – системы с центральным процессором (CPU). В 2025 году большинство ИИ-проектов в дата-центрах будет работать на GPU и FPGA (вид интегральных схем), а конечные устройства – на специализированных под конкретную задачу процессорах (ASIC). По 40% рынка производимых чипов займут ASIC и GPU, еще по 10% придется на решения на базе CPU и FPGA.

В лидерах

Сегодня гонку в области ИИ и машинного обучения возглавляют IBM, Microsoft, Google и Samsung. IBM пока опережает конкурентов по числу выданных патентов в этой области. Разработка приложений в сфере машинного обучения с 2018-го по 2021-й росла на 26% в год. Сейчас ежегодное число патентов превышает 10 тыс.

Источник: Globenewswire.com

Alphabet (NASDAQ: GOOG, GOOGL) не только занимается программным обеспечением, но и разрабатывает собственный ИИ-чип – тензорный процессор (TPU) на основе микросхемы ASIC. Он уже интегрирован в основные продукты Google, включая Translate, Photos, Search Assistant и Gmail. Простой в использовании облачный TPU дает возможность масштабировать задачи всем разработчикам и специалистам по изучению данных, запускающим передовые модели машинного обучения в облаке Google. Первое поколение процессора было представлено в 2016 году. Последняя, четвертая версия построена на техпроцессе 7 нм и обладает вычислительной мощностью 275 трлн операций в секунду, что в 10 раз больше, чем у первой версии.

TPU относится к классу нейронных процессоров (NPU) – микросхем, предназначенных для аппаратного ускорения работы алгоритмов искусственных нейронных сетей, используемых в компьютерном зрении, при распознавании голоса и для других функций, требующих больших вычислительных ресурсов.

Чипы для искусственного интеллекта сегодня на переднем крае разработок микропроцессорной техники. По оценкам Next Move Strategy Consulting, мировой рынок этих устройств в 2022 году достиг $28,8 млрд. Прогнозируется, что в 2030-м будет преодолена отметка $304 млрд, что соответствует среднегодовому темпу роста около 30%. Отрасль считается стратегической. Чтобы не допустить лидерства Китая, США собираются ограничить экспорт комплектующих в эту страну.

Помимо NVIDIA и Google есть и другие производители оборудования и программного обеспечения, которые выиграют от ИИ-революции:

  • Broadcom Inc. (NASDAQ: AVGO). Основана в 2018 году в Сан-Хосе, штат Калифорния. Продает полупроводниковые устройства и софт для офисного и потребительского оборудования. Продукты широко используются в телекоммуникации, системах хранения данных, телевизионном оборудовании. Капитализация на июнь 2023 года (здесь и далее): $352 млрд.
  • Advanced Micro Devices (NASDAQ: AMD). Основана в 1969 году в Санта-Кларе, штат Калифорния. Выпускает микропроцессоры и продукты на их основе для потребительского, офисного, промышленного сегментов. Графические ускорители широко используются в сфере игр и медиа, а также центрах обработки данных. Для машинного обучения компания предлагает решение на базе AMD Radeon Instinct. Капитализация: $180 млрд.
  • Texas Instruments (NASDAQ: TXN). Основана в 1930 году в Далласе, штат Техас. Разрабатывает полупроводниковые приборы для использования в различных датчиках, контроллерах, приводах. Продукция широко применяется в персональной и промышленной электронике, автопроме, телекоммуникациях, робототехнике. Капитализация: $158 млрд.
  • Intel Corporation (NASDAQ: INTC). Основана в 1968 году в Санта-Кларе, штат Калифорния. Разрабатывает микросхемы и продукты на их основе для широкого спектра оборудования, включая настольные и мобильные системы, облачные платформы, промышленные устройства. Предлагает высокопроизводительные решения на основе ИИ для автономного вождения, картографирования, систем компьютерного зрения и других направлений. У Intel есть несколько продуктов в сегменте ИИ-чипов, включая ускоритель Intel Movidius Myriad для систем компьютерного зрения. Капитализация: $143 млрд.
  • Qualcomm (NASDAQ: QCOM). Основана в 1985 году в Сан-Диего, штат Калифорния. Разрабатывает передовые технологии для индустрии беспроводной связи, проектирует и выпускает сигнальные процессоры для обработки изображений и звука. Ускоритель для ИИ Qualcomm Cloud AI используется в составе облачных платформ. Капитализация: $137 млрд.
  • International Business Machines (NYSE: IBM). Основана в 1911 году в Армонке, штат Нью-Йорк. Разрабатывает ПО для автоматизации бизнеса, облачных вычислений, приложений с использованием искусственного интеллекта. Предлагает услуги консалтинга и финансирования решений системной интеграции для различных отраслей промышленности. Капитализация: $122 млрд.
  • C3.ai (NYSE: AI). Основана в 2009 году в Ред­вуд-сити, штат Калифорния. Флагманский продукт – платформа C3 AI, которая позволяет клиентам проектировать, разрабатывать и развертывать корпоративные приложения. Кроме того, компания предлагает интегрированные корпоративные ИИ-приложения под ключ для крупнейших компаний нефтегазовой, химической, коммунальной, производственной, финансовой, оборонной, разведывательной, аэрокосмической, медицинской и телекоммуникационной отраслей. Капитализация: $5,3 млрд.