インテル® FPGAがMicrosoft Project BrainwaveのAIを加速

執筆: ダン・マクナマラ (Dan McNamara) | 2017 年 8 月 22 日

Microsoft の開発コード名: Project Brainwave という新しいディープラーニング・プラットフォームの原動力として、インテル® Stratix® 10 FPGA が採用されたという喜ばしいニュースが発表されました。今回は、リアルタイム AI の重要性と、インテル® FPGA が AI アプリケーションのパフォーマンスをどのように高速化するかをご紹介します。さらに、インテルと Microsoft との 10 年にも及ぶコラボレーションからこのプロジェクトが展開された流れについても触れたいと思います。

リアルタイム AI という課題

Bing 検索エンジンから Azure クラウドに至るまで、Microsoft は大規模なデータストリームを処理していますが、このような処理のほとんどは瞬時に行われなければなりません。これは、リアルタイム人工知能 (AI) 用に設計された、開発コード名「Project Brainwave」という同社の新しいディープラーニング・プラットフォームにも当てはまります。リアルタイム AI とは、検索クエリー、ビデオ解析、センサーストリームといったデータの種類にかかわらず、AI アルゴリズムを超低レイテンシ―で適用し、受信データを素早く処理することを指します。

同社のエンジニアやデータ科学者にとって大きな課題となったのは、AI モジュールの学習処理の高速化ではなく、さまざまなデータを網羅しながらリアルタイムで AI アルゴリズムを大量のデータストリームにどうやって適用できるかということです。これは、バッチ処理の AI や遅延の影響を受けにくい AI アプリケーションに比べてはるかに難しく、高度なコンピューティング・アプリケーションとなります。リアルタイム AI をサポートする IT システムにおいては、ソフトウェアのような柔軟性とハードウェアのようなアクセラレーション・テクノロジーを効果的に融合させることが求められます。

処理に適したツールの選択

インテルはさまざまな使用事例にわたって AI の要件を満たす幅広いポートフォリオを提供しています。世界最大クラスの多くの AI 導入事例の基盤となっているインテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサーや、他社のGPUと同様に学習処理のパフォーマンスで知られアクセラレーターとして機能するインテル® Xeon Phi™ プロセッサーなどです。これら製品もパワフルですが、Microsoft が Project Brainwave に求める機能をバランスよく備えているわけではありません。

多様なデータにわたるリアルタイムでの推論という同社のニーズには、ソフトウェアによるプログラマブルな柔軟性を備えた、高いパフォーマンスの AI ハードウェア・アクセラレーターが必要です。そこで、多岐にわたるデータのディープラーニングにおいて高いパフォーマンスを実現するために、チップ上に合成可能なロジックとともに通信ブロックも搭載したインテル® Stratix® 10 フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ (インテル® FPGA) が選択されました。

Project Brainwave におけるインテル® Stratix® 10 FPGA

Project Brainwave において、インテル® Stratix® 10 FPGA がリアルタイム AI を可能にしているその詳細を説明します。インテル® FPGA ではハードウェア・アクセラレーションの完全なカスタマイズが可能であるため、AI アルゴリズムのパフォーマンスの最大化や、リアルタイム AI 処理に必要なプログラミング・微調整を行えます。しかも、プログラマブルな集積回路である FPGA は、構造化 / 非構造化を問わず幅広いデータに対応することができます。これが、一定の AI データだけを対象とする専用チップとは大きく異なる点です。

インテル® FPGA を活用することで、開発者は演算ハードウェア上にアクセラレーター機能を直接設計して遅延を低減し、スループットを引き上げ、電力効率を改善できるようになります。FPGA が高速化する AI ワークロードには、マシンラーニングやディープラーニングとともに、ネットワーキング、ストレージ、データ分析、ハイパフォーマンス・コンピューティングなどのさまざまなワークロードも含まれます。

インテル® FPGA は特に、瞬時の応答を必要とする AI アプリケーションにおいて優れた効果を発揮します。FPGA の高度な並列・低遅延アーキテクチャーは、多数の演算を同時に処理することができますが、この点が、顔認識、リアルタイム翻訳、自動運転のようなアプリケーションのリアルタイム処理においてカギとなっています。

インテル® Stratix® 10 FPGA は業界初の 14 nm FPGA であり、インテルの 14 nm トライゲート・プロセス・テクノロジーの利点と HyperFlex™ という革新的な最新アーキテクチャーとを組み合わせることで、ハイエンド・コンピューティングや大量のデータを扱うアプリケーションに求められる要件を満たしています。

長年にわたるパートナーシップがもたらした新たな革新

さまざまな使用事例におけるデータセンター・インフラストラクチャーのパフォーマンスと機能を最大限に引き出すべく、Microsoft とインテルは 10 年にわたってコラボレーションを続けてきました。Project Brainwave は、処理に応じた最適なツールを選択し、今日のクラウド・データセンターの課題に打ち勝つためにこの 2 社が連携した新たなケースとなり、世界最高クラスの先進的な AI 環境を生み出したのです。

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