AIに多くのGPUが必要な理由

従来のCPUは非常に汎用性が高く、さまざまなコンピューティングタスクを実行するのに優れている。シーケンシャルオペレーション、オペレーティングシステム、ビジネスソフトウェア、データベース、その他数え切れないほどのワークロードに最適化されています。

人工知能の場合は事情が異なります。最新のモデルを学習・実行するには、膨大な数の数学演算を同時に実行する必要があるため、AIにはGPUが不可欠です。この種のワークロードは、従来のプロセッサではすぐに処理能力の限界に達してしまいます。

CPUは依然としてAIシステムに不可欠なコンポーネントではあるが、今日の最大規模のモデルが必要とする大規模な並列処理能力を効率的に提供することはできない。

GPUはもともと、コンピューターグラフィックスをレンダリングするために開発された。画像のレンダリングには、何百万ものピクセルに対して同様の計算を同時に行う必要があるため、並列処理が不可欠なのだ。

AIワークロードは、これらの特徴の多くを共有している。ニューラルネットワークは、何千もの処理コアに同時に分割できる大規模な行列演算を実行する。

GPUはCPUよりもはるかに多くの並列実行ユニットを搭載しているため、全体的な効率を向上させながら、AIの計算を劇的に加速させることができる。

AIモデルのトレーニングには、膨大なデータセットを処理し、何十億、何兆ものパラメーターを調整する必要がある。このプロセスには並外れた計算リソースが必要だ。

大規模な言語モデルは通常、数百、数千、あるいは数万のGPUで構成されるクラスターを使用して、数週間から数カ月にわたって共同で学習される。

GPUアクセラレーションがなければ、今日の最先端のAIモデルの多くをトレーニングすることは、経済的にも技術的にも現実的ではないだろう。

多くの人は、GPUが必要なのはトレーニング時だけだと思い込んでいる。実際には、推論にも大きな計算リソースが消費されます。

ユーザーがプロンプトを送信したり、画像を生成したり、AIアシスタントと対話したりするたびに、ハードウェアは応答を生成するために何十億もの計算を実行しなければならない。

AIの導入が進むにつれ、何百万人もの同時ユーザーにサービスを提供するには、複数のデータセンターに分散された膨大なGPU群が必要になることが多い。

大手AI企業は、驚異的な規模でインフラを運用している。大規模な展開では、超高速ネットワーク技術で接続された数千台のアクセラレータが頻繁に使用される。

これらのクラスターは、AIモデルをより速く学習させ、より多くのユーザーにサービスを提供し、激しい需要下でも許容可能な応答時間を維持することを可能にする。

GPUがAI業界で最も戦略的なリソースの1つになった理由は、その結果としてのインフラ投資にある。

将来のハードウェアは、ほぼ確実に効率的になるだろう。特化したAIアクセラレーター、ソフトウェアの最適化の改善、新しいチップ・アーキテクチャは、与えられたワークロードに必要なハードウェアの量を減らすかもしれない。

同時に、AIモデルの大型化、高性能化も進んでいる。需要の増大は、将来世代のハードウェアが達成する多くの効率向上を相殺するかもしれない。

当面、GPUとAIアクセラレーターは、世界のAIエコシステムにとって重要な要素であり続けるだろう。