Svět technologií se mění rychleji než kdykoli předtím. To, co ještě před několika lety zvládaly výkonné stolní počítače, dnes snadno zvládne tenký notebook. Novou kapitolou tohoto posunu je NPU – Neural Processing Unit (neuronová procesorová jednotka), která zásadně mění způsob práce zařízení s umělou inteligencí. Přináší vyšší výkon, nižší spotřebu energie a možnost zpracovávat data přímo v zařízení – bez závislosti na cloudu. A přestože GPU zatím neztrácejí svůj význam, nástup NPU naznačuje, že se začíná přepisovat budoucnost výpočetní techniky.
Co je NPU – Neural Processing Unit?
Neural Processing Unit je specializovaný čip určený k urychlení úloh umělé inteligence a strojového učení. Zatímco CPU zvládá obecné výpočty a řídí chod systému a GPU vyniká v paralelním zpracování dat – například ve hrách nebo při vykreslování, NPU – Neural Processing Unit jde ještě dál. Zaměřuje se na úlohy vyžadující analýzu, rozpoznávání a rozhodování, tedy právě na ty, které využívají neuronové sítě.
Na rozdíl od grafického čipu, který „hrubou silou“ zpracovává obrovské množství čísel, NPU přistupuje k výpočtům jinak. Jeho architektura napodobuje způsob, jakým pracuje lidský mozek, a místo hrubé síly využívá inteligentní výpočetní vzorce, které vyhodnocují data rychleji a efektivněji. Díky tomu dokáže rozpoznat objekty na fotografii, porozumět hlasovému příkazu, přeložit text, analyzovat video, také dodatečně upravit video nebo vygenerovat obrázek, a to vše v reálném čase a přímo v zařízení, bez potřeby cloudu.
Tato schopnost je také důvodem, proč odborníci začínají hovořit o možném posunu na trhu.
NPU – Neural Processing Unit může převzít část práce, kterou dnes vykonává GPU, zejména v oblasti inference AI, tedy v okamžiku, kdy se rozhoduje již natrénovaný model. Zatímco GPU zůstává nepřekonatelný v trénování velkých modelů a grafických výpočtech, NPU zvládne stejné úlohy rychleji, úsporněji a s menším přehříváním zařízení.
Na obrázku níže je velmi zjednodušeně znázorněn rozdíl mezi CPU, GPU a samotným NPU.
- CPU (vlevo ) má několik výkonných jader a velkou vyrovnávací paměť, zaměřuje se na úlohy obecného použití a správu systému.
- GPU (uprostřed) má několik paralelních „stream multiprocesorů – SM“, které umožňují rychlé zpracování grafiky a numerických výpočtů.
- NPU (vpravo) obsahuje specializovaná jádra pro zpracování tenzorů a funkční jednotky přizpůsobené pro operace s umělou inteligencí (například aktivace, sdružování nebo normalizace) spolu s řídicí logikou pro tok dat a kompresi vah neuronových sítí.
Neil C. Hughes
Výhody, které změní způsob práce
Největší výhodou NPU – Neural Processing Unit je efektivní zpracování dat přímo v zařízení. Zatímco procesor a grafický čip často potřebují více energie a výkonu, NPU zvládá stejné úlohy umělé inteligence rychleji a s minimální spotřebou energie. V praxi to znamená, že se notebook může chovat inteligentněji a reagovat na uživatele, optimalizovat výkon a zároveň šetřit baterii.
Moderní zařízení s NPU mohou například odstraňovat šum z videa, automaticky upravovat obraz podle světelných podmínek nebo přepisovat mluvené slovo do textu bez nutnosti připojení k internetu. Umělá inteligence se tak přesouvá z cloudu přímo do zařízení – rychleji, bezpečněji a dostupněji než kdykoli předtím.
Dnes se podpora NPU přidává i do známých aplikací, jako jsou Adobe Premiere Pro, Photoshop, DaVinci Resolve, které využívají lokální akceleraci AI pro zpracování videa, obrazu nebo textu.
NPU tedy nepřináší konec éry GPU, ale otevírá nový směr, kde výpočty AI běží tiše na pozadí, efektivně a přímo na dosah ruky uživatele. Z hlediska každodenní práce to znamená plynulejší chod systému a nové možnosti tvorby, úprav a automatizace každodenních úloh. A v širším měřítku i ekologičtější přístup, protože nižší spotřeba energie snižuje uhlíkovou stopu a činí moderní zařízení udržitelnějšími.
Výrobci, kteří již vsadili na NPU
Největší technologičtí hráči již pochopili, že budoucnost výkonu patří čipům s integrovanou inteligencí. NPU – Neural Processing Unit – se stává klíčovou součástí moderních procesorů a každý výrobce ji vyvíjí po svém.
- Intel – integruje CPU, GPU a NPU do jediného čipu. Procesory Core Ultra (Meteor Lake, Lunar Lake) nabízejí výkon až 48 TOPS a zvládají pokročilé úlohy AI přímo v systému Windows. Spolupráce se společností Microsoft na platformě Copilot PC umožňuje zpracovávat funkce AI lokálně, bez potřeby cloudu.
- AMD – zaměřuje se na rovnováhu mezi výkonem a spotřebou. Řada Ryzen AI 300 využívá integrovaný AI Engine, který umožňuje efektivní zpracování AI při nízké spotřebě energie a prodlužuje životnost notebooků.
- Apple – staví na vlastním Neural Engine integrovaném v čipech řady M. V modelu M4 dosahuje výkonu kolem 38 TOPS a pracuje v dokonalé harmonii s macOS. Všechny procesy zpracovává interně – rychle, bezpečně a bez připojení k internetu.
- Qualcomm – přináší vysoký výkon umělé inteligence do mobilních zařízení. Procesor Snapdragon X Elite s výkonem kolem 45 TOPS je určen pro ultratenké notebooky a konvertibilní zařízení, kde hraje hlavní roli nízká spotřeba energie a dlouhá výdrž baterie.
Tato čísla TOPS (tera operací za sekundu) ukazují, že bitva o výkon NPU je již v plném proudu. Nejde však jen o rychlost. Každý výrobce hledá vlastní rovnováhu mezi výkonem, efektivitou a využitím umělé inteligence přímo v zařízení. NPU – Neural Processing Unit se tak stává novým měřítkem technologického pokroku – stejně jako jím dříve býval počet jader nebo taktovací frekvence procesoru.
Závěr
NPU – Neural Processing Unit představuje novou etapu ve vývoji výpočetní techniky. Zrychluje operace umělé inteligence, snižuje spotřebu energie a umožňuje zařízením pracovat samostatně, bez závislosti na cloudu. Přináší inteligenci přímo tam, kde ji uživatel potřebuje, do samotného jádra systému.
Zatímco GPU zůstává králem hrubého výkonu a CPU univerzálním mozkem systému, NPU – Neural Processing Unit – se stává jeho intuitivní součástí, která rozumí, předpovídá a optimalizuje. Budoucnost výpočetní techniky tedy nestojí na jedné z těchto jednotek, ale na jejich vzájemné spolupráci.