图形处理器（GPU）

人工智能和机器学习的重要性

GPU 的并行处理能力是最近人工智能领域取得突破的主要催化剂。训练深度神经网络需要处理庞大的数据集和执行无数复杂的数学运算，如矩阵乘法。GPU 擅长这些运算，与传统的中央处理器（CPU）相比，大大缩短了训练模型所需的时间。这种加速功能使人工智能开发领域的研究人员和开发人员能够更快地迭代、试验更大更复杂的模型，并在物体检测和图像分割等任务中实现更高的精度。

以下是 GPU 在现实世界中的 AI/ML 应用的两个例子：

1. 实时物体检测： Ultralytics YOLO 模型以速度和效率著称，在自动驾驶、安全监控（增强安全系统）和机器人等应用中，主要依靠 GPU 来实时执行物体检测。GPU 的并行特性使这些模型能够快速处理视频帧，并同时准确识别多个物体。探索通过 GPU 加速实现的各种YOLO11 应用。
2. 大型模型训练：训练大型语言模型（LLM）或复杂的计算机视觉模型通常需要强大的计算能力，而这些能力通常可以通过云计算平台获得。Ultralytics HUB Cloud Training等服务利用AWS、Google Cloud 和Azure等提供商提供的强大 GPU 集群，在庞大的数据集上训练模型，以完成从自然语言处理 (NLP)到高级医学图像分析等各种任务。

与 CPU 和 TPU 的主要区别

虽然 GPU、CPU 和张量处理单元 (TPU)都属于处理器类型，但它们的优势各不相同，并针对不同的任务进行了优化：

• 中央处理器（CPU）：专为通用计算而设计，擅长处理顺序任务和管理系统操作。CPU 拥有几个功能强大的内核，并针对低延迟进行了优化。查看CPU 与 GPU 概述。
• 图形处理器（GPU）：针对并行操作进行了优化，拥有数千个更简单的内核。非常适合可同时分解和处理的任务，如渲染图形和训练深度学习模型。衡量性能通常涉及FLOPS 等指标。
• TPU（张量处理单元）：谷歌定制设计的专用集成电路（ASIC），专门用于使用TensorFlow框架加速机器学习工作负载。它们针对神经网络中常见的大规模矩阵运算进行了高度优化。了解更多Google TPU 详情。

GPU 兼顾了并行处理任务的高性能和各种应用的多功能性，因此成为许多人工智能和高性能计算 (HPC)工作负载的热门选择。

生态系统和使用

强大的软件生态系统为 GPU 在人工智能领域的广泛应用提供了支持。英伟达（NVIDIA）和AMD等主要制造商都提供适用于人工智能任务的 GPU。英伟达™（NVIDIA®）的CUDA（计算统一设备架构）平台是英伟达™（NVIDIA®）GPU广泛使用的并行计算平台和编程模型。PyTorch和 TensorFlow 等深度学习框架经过优化，可充分利用 GPU 加速。使用 Docker 等容器化工具可以简化 GPU 加速开发环境的设置；有关设置说明，请参阅 UltralyticsDocker 快速入门指南。高效的模型部署通常需要对模型进行优化，以便在目标 GPU 硬件上有效运行。探索各种利用 GPU 功能的Ultralytics 解决方案。