تعتمد أجهزة الكمبيوتر المحمولة الحالية مع معالجات Intel Core Ultra Series 2 على تصميم رقاقة مختلط موجه خصيصًا نحو كفاءة الطاقة. تلعب وحدة المعالجة العصبية (NPU) ، المستخدمة لأول مرة في أنظمة المستهلكين ، دورًا رئيسيًا هنا. هذه وحدة الحوسبة المخصصة لمهام الذكاء الاصطناعى تخفف من وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات من العمليات القائمة على الاستدلال مثل التعرف على الصور أو معالجة اللغة أو النمذجة.
في حين كان على وحدة المعالجة المركزية أن تأخذ العديد من هذه المهام في الأنظمة التقليدية ، فإن NPU تتيح توزيع الحمل المتمايز بشكل كبير. هذا يقلل من متوسط حمل النظام ويقلل بشكل ملحوظ من متطلبات الطاقة. نظرًا لأن العديد من حسابات NPU يمكن تنفيذها بتردد على مدار الساعة منخفضة ، بالتوازي ، يتم تحسين توازن الطاقة بشكل كبير مقارنة بالهياكل القائمة على وحدة المعالجة المركزية أو GPU.
مكونات توفير الطاقة في Intel Core Ultra
تجمع نماذج Intel Core Ultra V على وجه الخصوص بين أربعة نوى للأداء مع أربعة نوى كفاءة و NPU مخصصة لتشكيل وحدة حوسبة متدرجة. تتولى النورات P المهام المهمة للأداء ، بينما تظل النورات الإلكترونية و NPU نشطة بشكل مستمر في الخلفية وتشغيل العمليات الروتينية ووظائف الذكاء الاصطناعي مع متطلبات الطاقة المنخفضة.
تلعب رسومات Intel Arc المدمجة أيضًا دورًا في هذا السياق: فهي تتيح فك تشفير الفيديو المدمر للأجهزة والعرض المكثف للرسومات دون وحدة معالجة رسمية مخصصة إضافية ، والتي تخفف من نظام التبريد ويقلل من استهلاك الطاقة الإجمالي. توفر NPU ما يصل إلى 48 قمم من طاقة الحوسبة مع الحد الأدنى من استهلاك الطاقة. هذا يفيد تطبيقات الذكاء الاصطناعي ووظائف الذكاء الاصطناعى وكذلك المستخدمين ، حيث يمكن تقليل متطلبات الطاقة في دفاتر الملاحظات بشكل كبير.
آليات توفير الطاقة من Microsoft بموجب Windows 11
بالتوازي مع منصة الأجهزة ، تم تنفيذ استراتيجيات جديدة لتوفير الطاقة باستخدام Windows 11. تحلل “إدارة الطاقة المعالجة المركزية” التي تدرك المستخدم “نشاط المستخدم في الوقت الفعلي. إذا لم يتم اكتشاف أي تفاعل عبر لوحة المفاتيح أو الماوس أو لوحة اللمس ، فإن النظام يخنق أداء وحدة المعالجة المركزية تلقائيًا دون مقاطعة تشغيل أو عروض الوسائط النشطة. بالإضافة إلى ذلك ، تنشط وظيفة “توفير الطاقة التكيفية” أيضًا وضع توفير الطاقة بغض النظر عن حالة البطارية ، بشرط أن يسمح سيناريو تحميل النظام والاستخدام بذلك.
في كلتا الحالتين ، يمكن لـ NPU التأكد من أن الوظائف المدعومة من الذكاء الاصطناعي تظل نشطة في الخلفية دون التأثير سلبًا على توازن الطاقة. توازن الذكاء الاصطناعي أيضًا من الأولويات في الخلفية ، على سبيل المثال عن طريق تأخير التزامن السحابي أو استراحة العملية التكيفية.
HP Omnibook وغيرها من نماذج copilot بالمقارنة
أجهزة مثل خط HP Omnibook X تدمج بالفعل هذه التقنيات على مستوى النظام. بالاقتران مع وحدة معالجة الرسومات Intel Core Ultra 7 258V و GPU INTEL ARC 140V ، تتيح NPU الميزات التي تم تنفيذها محليًا مثل تأثيرات Windows Studio أو وظائف AI في HP AI Companion دون استنزاف البطارية بشكل ملحوظ. تحقق العديد من الطرز الأخرى أيضًا أوقات تشغيل بطارية تزيد عن 24 ساعة في عملية مختلطة بفضل استخدام NPU. تدمج نماذج مثل الكمبيوتر المحمول السطحي 6 أو Surface Pro 10 NPU مخصص مباشرة في Intel Core Ultra SOC ، تستكملها نوى وحدة المعالجة المركزية عالية الأداء والرسومات المتكاملة.
تعتمد الأجهزة المتوافقة الأخرى أيضًا على مفهوم CoPilot ، الذي يجمع بين NPU القوية مع إدارة الطاقة الذكية. توضح أجهزة مثل Galaxy Book مع RTX 4050/4070 أو Surface Pro 10 مع Intel Core Ultra 7 هذه الاحتمالات. في الممارسة العملية ، هذا يعني أنه حتى عندما يتم استخدام ترجمة اللغة أو عدم وضوح الخلفية أو تحسين الصورة في الوقت الفعلي بنشاط ، يظل استهلاك الطاقة منخفضًا.
التحسين القائم على البرمجيات وتفريغ الذكاء الاصطناعي
يتم تقديم مساهمة كبيرة في توفير الطاقة عن طريق تحويل أعباء العمل كثيفة الحساب إلى NPU على جانب البرنامج. تستخدم التطبيقات مثل Zoom أو Adobe Premiere Pro أو Amuse بشكل متزايد واجهات قائمة على وقت التشغيل ONNX الأصلي لتفريغ عمليات AI مثل توليد الصور أو تتبع الكائنات أو مرشحات الصوت إلى NPU.
هذا يقلل من متطلبات الطاقة في وحدة المعالجة المركزية ، والتي هي ملحوظة بشكل خاص خلال فترات الاستخدام الطويلة في مؤتمرات الفيديو أو التطبيقات الإبداعية. يتم الوصول إلى NPU عبر واجهات موحدة مثل منصات DIRECTML و Intel و AMD ، والتي لها تكامل أصلي في وقت تشغيل ONNX. يقدم الانخفاض الناتج عن الحمل على المعالجات الرئيسية مساهمة حاسمة في توزيع المزيد من الحمل وبالتالي عمر البطارية الأطول.
تفاعل وحدة المعالجة المركزية و GPU و NPU في الممارسة
في دفاتر الملاحظات الحديثة ، تعمل وحدة المعالجة المركزية و GPU و NPU كثلاثي معالجة ديناميكية. بينما تستمر وحدة المعالجة المركزية في التحكم في نظام التشغيل والتطبيقات العامة ، تتولى وحدة معالجة الرسومات المهام المكثفة للرسومات أو عمليات الحوسبة المتوازية. يركز NPU على عمليات الذكاء الاصطناعى المخصصة ويتيح المعالجة المستمرة مع استهلاك الطاقة المنخفضة. يقوم Windows 11 بتعيين هذه المهام على وجه التحديد ، ويقوم باستمرار بتقييم الوحدة الأكثر فعالية للتنفيذ.
هذا يعني أنه يمكن معالجة المهام المتكررة مثل نسخ الكلام أو التعرف على الشخص أو مرشحات ضوضاء الخلفية مباشرة على NPU. هذا لا يقلل من استهلاك الطاقة فحسب ، بل يقلل أيضًا من درجة حرارة النظام ، مما يتيح أنظمة التبريد الأخف وزناً ، وبالتالي تصاميم أجهزة الكمبيوتر المحمولة الأكثر إحكاما وأخف وزناً بشكل عام.
المعالجة المحلية بدلاً من تفريغ السحابة
يستبدل التنفيذ المحلي لأعباء عمل الذكاء الاصطناعي على NPU الوصول إلى السحابة المعتادة في العديد من الحالات. هذا يعني أن تحليلات الصور أو نماذج اللغة أو اقتراحات التخطيط لم تعد بحاجة إلى حساب عبر الإنترنت ، ولكن تعمل بالكامل على الجهاز. هذا لا يقلل من الكمون فحسب ، بل يتجنب أيضًا نشاط الشبكة غير الضروري. هذا عامل آخر يقلل من استهلاك الطاقة.
في الوقت نفسه ، يتم زيادة توفر هذه الوظائف حتى بدون اتصال الشبكة ، على سبيل المثال في القطار أو عند السفر. تفيد عمر البطارية بطريقتين: من خلال حمل الحوسبة المنخفضة على وحدة المعالجة المركزية و GPU ومن خلال انخفاض نشاط Wi-Fi أو LTE/5G.
يعرض Windows 11 استخدام NPU في مدير المهام لأول مرة
قامت Microsoft بتوسيع مدير المهام للسيطرة على هذه الهندسة المعمارية الجديدة وشفافيةها. بالإضافة إلى وحدة المعالجة المركزية و GPU و RAM ، يتم الآن عرض استخدام NPU أيضًا كقيمة مقاسة منفصلة. يتيح ذلك للمستخدمين فهم مقدار ما تستفيد منه تطبيقات الذكاء الاصطناعى في الواقع من الأجهزة المخصصة.
بالنسبة للمطورين ، يوفر وقت تشغيل ONNX مع محلل أداء Windows أيضًا وظائف تشخيصية مفصلة يمكن استخدامها لتحليل أوقات الاستدلال على وجه التحديد ، وحمل المشغل ، ومنحنيات التحميل. هذا يتيح تحسينًا جيدًا لتحقيق أقصى قدر من كسب الطاقة والحد الأدنى من تأخير وقت التشغيل.
عمر البطارية كمعيار جديد لأجهزة الكمبيوتر الذكاء الذكاء
على الرغم من أن الاهتمام قد ركز منذ فترة طويلة على قوة الحوسبة وحجم النموذج ، إلا أن هناك الآن تحولًا في النموذج. أصبح وقت التشغيل الفعلي للجهاز بشكل متزايد هو المعيار الجودة الأكثر أهمية في أجهزة الكمبيوتر المحمولة المحسّنة. تحقق أجهزة الكمبيوتر المحمولة الحديثة من الذكاء الاصطناعي في أوقات تشغيل الفيديو لأكثر من 26 ساعة في ظل ظروف واقعية ، وهي قيمة من المستحيل تقريبًا إدراكها دون توزيع الطاقة المدعوم من NPU.
في الوقت نفسه ، يفتح الجمع بين وضع توفير الطاقة التكيفي ، وتفريغ الذكاء الاصطناعي المحلي ، وضوابط الحمل الذكية إمكانيات جديدة لتطبيقات الهاتف المحمول حيث لا يتم ضمان مزود الطاقة دائمًا.
الخلاصة: توفير الطاقة مع أجهزة الذكاء الاصطناعى المتخصصة
لا يمثل دمج NPUs في منصات دفاتر الملاحظات الحالية التقدم التكنولوجي من حيث أداء الذكاء الاصطناعي ، ولكنه يتيح أيضًا انخفاضًا مستدامًا في استهلاك الطاقة من خلال مشاركة المهام الذكية لأول مرة. بالاقتران مع الوظائف الجديدة لتوفير الطاقة في Windows 11 ، فإن النتيجة هي منصة لا تعمل بشكل أسرع في الاستخدام اليومي فحسب ، بل بشكل ملحوظ أيضًا بشكل ملحوظ. بالنسبة للمستخدمين ، هذا يعني عمر البطارية الأطول ، وأقل حرارة النفايات ، وأنظمة أكثر هدوءًا ، وتوازن أفضل بشكل عام بين الأداء والتنقل ، دون التضحية بوظائف الذكاء الاصطناعى الحديثة.
ظهرت هذه المقالة في الأصل على PC-WELT Sister Publication وتم ترجمتها وتوطينها من الألمانية.