Введение
Nvidia — американская компания, специализирующаяся на разработке графических процессоров (GPU) и систем на кристалле (SoC). Она была основана в 1993 году группой инженеров, увлеченных компьютерной графикой. С тех пор компания выросла до мирового лидера в области вычислений для искусственного интеллекта (ИИ), высокопроизводительных вычислений (HPC), телекоммуникаций и других сфер.
Цель этой статьи — рассказать о продуктах и решениях Nvidia, которые помогают ускорять научные исследования, развивать инновационные технологии, создавать захватывающие игры и мультимедийные контенты. Задачи статьи — показать, как Nvidia использует свои GPU для обработки больших объемов данных, обучения нейронных сетей, генерации синтетических изображений и звуков; как Nvidia разрабатывает свои SoC для встраиваемых систем, робототехники, автомобилей; как Nvidia предоставляет своим клиентам и партнерам облачные сервисы, программное обеспечение и платформы для развертывания ИИ-решений.
Основная часть
Продукты и решения Nvidia в области графических процессоров
Графические процессоры Nvidia — это мощные устройства для параллельных вычислений, которые способны обрабатывать миллионы операций одновременно. Они изначально были созданы для улучшения качества и скорости отображения графики на экране, но со временем стали применяться и для других задач, связанных с обработкой данных, машинным обучением, компьютерным зрением и другими областями ИИ.
Самые популярные линейки GPU Nvidia — это GeForce, TITAN, Quadro и Tesla. GeForce и TITAN — это GPU для игр и развлечений, которые обеспечивают высокую производительность, реалистичную графику, поддержку технологий трассировки лучей (ray tracing) и DLSS (глубокое обучение с увеличением разрешения). Quadro — это GPU для профессиональных приложений, таких как 3D-моделирование, анимация, визуализация, видеомонтаж и т.д. Tesla — это GPU для научных и инженерных вычислений, которые используются в дата-центрах, суперкомпьютерах и кластерах.
Для управления и оптимизации работы GPU Nvidia предоставляет различные программные инструменты и платформы, такие как CUDA, cuDNN, TensorRT, RAPIDS и другие. CUDA — это параллельная архитектура вычислений, которая позволяет программистам использовать GPU для ускорения приложений на C/C++, Python, Java и других языках. cuDNN — это библиотека для глубокого обучения, которая содержит оптимизированные функции для работы с нейронными сетями. TensorRT — это платформа для инференса (вывода) ИИ-моделей на GPU с высокой скоростью и эффективностью. RAPIDS — это набор библиотек для анализа данных на GPU с использованием Python.
Продукты и решения Nvidia в области искусственного интеллекта
Искусственный интеллект — это одно из ключевых направлений деятельности Nvidia. Компания разрабатывает и предлагает своим клиентам и партнерам разнообразные продукты и решения для создания, обучения, развертывания и использования ИИ-моделей в различных сферах.
Одним из таких продуктов является Nvidia DGX — семейство суперкомпьютеров для задач ИИ, которые объединяют в себе мощные GPU, специализированное ПО, облачные сервисы и поддержку экспертов. Nvidia DGX позволяют ускорить процесс обучения нейронных сетей на порядки, сократить время от прототипа до продукта и решать самые сложные задачи ИИ. Например, Nvidia DGX GH200 — первый в мире суперкомпьютер для задач ИИ с триллионом параметров, который может работать с моделями терабайтного класса.
Другим продуктом является Nvidia EGX — платформа для периферийных вычислений (edge computing), которая позволяет развертывать ИИ-решения на устройствах на границе сети (edge devices), таких как камеры, датчики, роботы и т.д. Nvidia EGX предоставляет единый стек ПО для управления периферийными внедрениями ИИ, включая Nvidia Fleet Command (облачный сервис для централизованного управления), Nvidia DeepStream (SDK для разработки приложений зрения на базе ИИ), Nvidia Isaac (SDK для разработки приложений робототехники на базе ИИ) и другие инструменты. Nvidia EGX позволяет обрабатывать большие объемы данных на месте, снижая задержки, повышая безопасность и экономя ресурсы.
Еще одним продуктом является Nvidia Jetson — семейство систем на кристалле (SoC) для встраиваемых систем, которые объединяют в себе GPU, CPU, память, интерфейсы и другие компоненты. Nvidia Jetson предназначены для работы с ИИ-приложениями в условиях ограниченной мощности, пространства и температуры. Они используются в таких областях, как робототехника, автомобили, медицина, образование и т.д. Например, Nvidia Jetson Nano — самая маленькая и доступная модель в линейке, которая может работать с моделями ИИ в режиме реального времени.
Кроме того, Nvidia разрабатывает и предоставляет различные облачные сервисы и платформы для работы с ИИ, такие как Nvidia Omniverse (платформа для совместного создания и визуализации 3D-контента), Nvidia TAO (платформа для обучения ИИ-моделей без кодирования), Nvidia Jarvis (платформа для создания голосовых и языковых приложений на базе ИИ), Nvidia Maxine (платформа для создания видео- и аудио-приложений на базе ИИ) и другие.
Продукты и решения Nvidia в области высокопроизводительных вычислений
Высокопроизводительные вычисления (HPC) — это область, связанная с использованием суперкомпьютеров и кластеров для решения научных и инженерных задач, требующих большой вычислительной мощности. Nvidia предлагает своим клиентам и партнерам разнообразные продукты и решения для ускорения HPC-приложений с помощью GPU.
Одним из таких продуктов является Nvidia A100 — самый мощный GPU в мире, который способен обрабатывать до 312 терафлопс операций с плавающей запятой одинарной точности (FP32) или до 1.248 эксаопс операций с плавающей запятой низкой точности (FP16). Nvidia A100 используется в дата-центрах, суперкомпьютерах и кластерах для ускорения приложений в области ИИ, HPC, аналитики данных и других.
Другим продуктом является Nvidia HGX — платформа для создания HPC-систем на базе GPU. Nvidia HGX предоставляет стандартизированный дизайн для объединения нескольких GPU в единую вычислительную единицу с помощью технологии NVLink (высокоскоростной интерконнект) и NVSwitch (коммутатор). Nvidia HGX позволяет масштабировать HPC-системы до тысяч GPU с высокой пропускной способностью и низкой задержкой.
Кроме того, Nvidia разрабатывает и предоставляет различные программные инструменты и платформы для работы с HPC-приложениями, такие как Nvidia HPC SDK (набор инструментов для разработки, отладки и оптимизации HPC-приложений на GPU), Nvidia CUDA-X HPC (набор библиотек для HPC-приложений, таких как линейная алгебра, решение дифференциальных уравнений, молекулярная динамика и т.д.), Nvidia Magnum IO (набор библиотек для ускорения ввода-вывода данных в HPC-системах) и другие.
Продукты и решения Nvidia в области телекоммуникаций
Телекоммуникации — это область, связанная с передачей и обработкой информации по сетям связи, таким как интернет, мобильная связь, спутниковая связь и т.д. Nvidia предлагает своим клиентам и партнерам разнообразные продукты и решения для ускорения телекоммуникационных приложений с помощью GPU и DPU (data processing unit).
Одним из таких продуктов является Nvidia BlueField — семейство DPU, которые объединяют в себе GPU, CPU, память, интерфейсы и другие компоненты. Nvidia BlueField предназначены для работы с телекоммуникационными приложениями в условиях высоких требований к пропускной способности, безопасности и эффективности. Они используются в дата-центрах, сетевых устройствах, серверах и т.д.
Другим продуктом является Nvidia Aerial — платформа для разработки и развертывания телекоммуникационных приложений на базе GPU и DPU. Nvidia Aerial предоставляет стек ПО для ускорения функций сетевого ядра (core network), сетевого доступа (access network) и сетевого края (edge network). Nvidia Aerial позволяет создавать гибкие, масштабируемые и надежные телекоммуникационные решения для поддержки сетей 5G/6G.
Кроме того, Nvidia разрабатывает и предоставляет различные облачные сервисы и платформы для работы с телекоммуникационными приложениями, такие как Nvidia CloudXR (платформа для передачи виртуальной и дополненной реальности по сетям 5G/6G), Nvidia Clara AGX (платформа для медицинской диагностики и лечения по сетям 5G/6G), Nvidia Metropolis (платформа для городского мониторинга и аналитики по сетям 5G/6G) и другие.
Заключение
Nvidia — это компания, которая занимается разработкой графических процессоров и систем на кристалле для различных областей, связанных с вычислениями для искусственного интеллекта. Nvidia предлагает своим клиентам и партнерам широкий спектр продуктов и решений, которые помогают ускорять научные и инженерные вычисления, развивать инновационные технологии, создавать захватывающие игры и мультимедийные контенты.