وحدة معالجة تينسر

وحدة معالجة تينسر ؛ ( يُرمز لها اختصارًا TPU) هي مسرّع ذكاء اصطناعي من فئة الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) طوَّرتها شركة جوجل لتشغيل نماذج الشبكات العصبونية في تعلّم الآلة، اعتمادًا على مكتبتها البرمجية المفتوحة المصدر تنسرفلو. بدأت جوجل استخدام وحدات معالجة تينسر داخليًا عام 2015، وفي عام 2018 أتاحتها للاستخدام من قِبل أطراف خارجية، إمّا كخدمة ضمن بنيتها التحتية السحابية، أو في صورة نسخة مصغّرة من الرقاقة مخصَّصة للبيع.

 المقارنة مع وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسوميات 
مقارنةً بوحدة معالجة الرسوميات، صُمِّمت وحدات معالجة تينسر للتعامل مع عددٍ كبير من العمليات الحسابية التي لا تتطلّب دقّة عددية عالية؛ إذ يمكن أن تكتفي أحيانًا بدقّة 8 بت فقط. يتيح لها هذا التصميم تنفيذ عددٍ أكبر من عمليات الإدخال والإخراج لكل جول واحد من الطاقة المستهلكة، من دون عتادٍ مخصَّص لمهام البَكْسَلة أو إكساء السطوح (texture mapping) الشائعة في الرسوميات الحاسوبية. وتُثبَّت دوائر TPU، وهي دوائر متكاملة محدَّدة التطبيق (ASIC)، داخل وحدةٍ مزوَّدةٍ بمُشتِّت حرارة، بحيث تلائم فتحة قرص تخزين في رفٍّ قياسه 19 بوصة في مراكز البيانات، وذلك بحسب ما أورده نورمان جوبي.

تختلف ملاءمة أنواع المعالجات باختلاف نماذج تعلّم الآلة؛ فَوحدات معالجة تينسر تُعَدّ مناسبةً على نحوٍ خاص للشبكات العصبونية الالتفافية (CNN)، بينما تتمتّع وحدات معالجة الرسوميات (GPU) بمزايا معيّنة عند تشغيل بعض نماذج الشبكات العصبونية كاملة التوصيل، في حين قد تكون لوحدات المعالجة المركزية (CPU) أفضليّة في تشغيل الشبكات العصبونية المتكرّرة (RNN).

 التاريخ 

يذكر جوناثان روس، أحد المهندسين الأوائل لوحدة معالجة تينسر، ومؤسِّس Groq لاحقًا، أن ثلاث مجموعات منفصلة داخل جوجل كانت تعمل على تطوير مسرّعات للذكاء الاصطناعي، وأن التصميم الذي وقع عليه الاختيار في نهاية المطاف كان تصميم وحدة معالجة تينسر القائم على بنية مصفوفة انقباضية (systolic array).

أُعلن عن وحدة معالجة تينسر لأول مرة في مايو 2016 خلال مؤتمر جوجل آي/أو، إذ كشفت جوجل أن هذه الوحدة مستخدَمة داخل مراكز بياناتها منذ أكثر من عام. وفي ورقة بحثية نشرتها الشركة عام 2017 تصف فيها مسار تطوير وحدة معالجة تينسور وأصول تصميمها المعماري، أشارت إلى أن التصميم الحالي للوحدة استلهم من عدة رقاقات أقدم صُمِّمت لتنفيذ ضرب المصفوفات باستخدام مصفوفات انقباضية ذات بنية معمارية مشابهة، كانت قد طُوِّرت في تسعينيات القرن العشرين. وقد صُمِّمت هذه الرقاقة خصيصًا لإطار عمل تنسرفلو، وهي مكتبة للرياضيات الرمزية تُستخدم في تطبيقات تعلم الآلة مثل الشبكات العصبونية. ومع ذلك، حتى عام 2017 كانت جوجل لا تزال تعتمد على وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسوميات في أنواع أخرى من مهام تعلّم الآلة، وفي الوقت نفسه بدأت شركات أخرى تطرح تصاميم مختلفة لـ مسرّعات للذكاء الاصطناعي تستهدف أسواق الحوسبة المضمَّنة والروبوتيات.

تُعَدّ وحدات معالجة تينسر التي تطوّرها جوجل تكنولوجيا احتكارية ملوكة للشركة، مع طرح بعض طرزها للاستخدام التجاري؛ ففي 12 فبراير 2018 أفادت صحيفة نيويورك تايمز أن جوجل ستسمح لشركات أخرى بشراء حق الوصول إلى هذه الرقاقات عبر خدمة الحوسبة السحابية التي تقدّمها. وتقول جوجل إنها استخدمت وحدات معالجة تينسر في سلسلة مباريات  في لعبة الغو بين الإنسان والآلة، كما استُخدمت في نظام ألفازيرو الذي طوّر برامج للعب الشطرنج والشوغي والغو بناءً على قواعد اللعب وحدها، ثم تفوّق على أقوى البرامج المتخصّصة في هذه الألعاب. كما استعانت جوجل بهذه الوحدات في معالجة النصوص ضمن خاصية التجول الافتراضي التي تقدمها في خرائطها، وتمكّنت بفضلها من استخراج جميع النصوص في قاعدة بيانات الخدمة في أقل من خمسة أيام. وفي تطبيق صور جوجل تستطيع وحدة معالجة تينسر واحدة معالجة أكثر من مئة مليون صورة في اليوم، وتُستخدَم هذه الوحدات أيضًا في نظام رانكبرين الذي تعتمد عليه جوجل في ترتيب نتائج البحث.

 المراجع 

 وصلات خارجية 
 وحدات معالجة تينسر السحابية (TPU) (توثيق من جوجل كلاود)
 صورة لرقاقة ووحدة لوحة TPU من جوجل
 صورة لوحة TPU V2 من جوجل. 
 صورة لوحة TPU V3 من جوجل. 
 صورة حاضنة TPU V2 من جوجل. 

تصنيف:استحداثات متعلقة بالحواسيب في 2016
تصنيف:عتاد جوجل
تصنيف:معالجات الحاسوب