Ryzen AI: ¿Qué es y por que inicia la revolución de AMD en IA de escritorio?

La tecnología avanza a pasos agigantados, y AMD no iba a ser la excepción, el gigante ha dado un paso adelante con Ryzen AI, un ecosistema de software y hardware que promete cambiar la forma en que experimentamos el rendimiento de las CPU. Este revolucionario conjunto de tecnologías, impulsado por la primera Neural Processor Unit (NPU) XDNA integrada por AMD en sus chips, está destinado a marcar un antes y un después en el mundo de la informática. En este artículo, exploraremos en profundidad qué es Ryzen AI, cómo funciona y cuáles son sus capacidades técnicas, y destacaremos su potencial para mucho más que solo inteligencia artificial.

El Origen de Ryzen AI

La incursión de AMD en el mundo de la inteligencia artificial es relativamente reciente y fue impulsada en gran medida por la adquisición de Xilinx. Esta adquisición abrió las puertas a una serie de tecnologías que ahora definen la estrategia de AMD en el campo de la inteligencia artificial, con Ryzen AI como uno de sus pilares fundamentales. Sin embargo, la influencia de Ryzen AI no se limita a la inteligencia artificial, ya que ofrece ventajas adicionales que van más allá de las funciones tradicionales de una CPU.

NPU XDNA: El Corazón de Ryzen AI

Una de las principales diferencias entre AMD y su competencia, como Intel, radica en la elección de la tecnología subyacente. Mientras que Intel ha optado por unidades AMX para mejorar las capacidades de sus procesadores, AMD ha decidido incorporar una NPU XDNA a partir de los Ryzen 7×40 para portátiles. Esta NPU, aunque utiliza un array sistólico similar a las unidades AMX de Intel, se diferencia en su enfoque. La NPU XDNA opera como un coprocesador independiente, con su propia unidad de control y sistema de captación y decodificación de instrucciones. A lo largo de los años, las unidades de proceso neuronales han demostrado su eficacia en dispositivos móviles y han habilitado una amplia gama de aplicaciones que antes eran inalcanzables.

¿Qué es Ryzen AI en Realidad?

Ryzen AI no es simplemente un software, sino un conjunto de librerías que aprovechan las capacidades de las unidades XDNA presentes en ciertos procesadores de la familia AMD Ryzen. Su objetivo es habilitar servicios en sistemas operativos, brindando capacidades adicionales a las aplicaciones diarias. Aunque actualmente las funciones disponibles son limitadas, se espera que se expandan considerablemente a medida que se lance el SDK de Ryzen AI a finales de 2023. Entre las funciones actuales se incluye el autoencuadre de la cámara web, la corrección de la posición de los ojos y la sustitución de fondos, pero se anticipa que se agregarán más características, como la eliminación de ruido y muchas tareas más, todo esto a través de la inteligencia artificial.

Capacidades Técnicas de Ryzen AI

Es importante destacar que las capacidades de Ryzen AI no deben compararse con las de una tarjeta gráfica de alto rendimiento, sino más bien con los chips utilizados en dispositivos móviles. Sin embargo, su verdadero valor radica en su eficiencia energética y en la capacidad de liberar la CPU y la GPU para otras tareas mientras realiza tareas de IA de manera eficiente. Aunque su potencia es limitada en comparación con las GPUs de alto rendimiento, Ryzen AI ofrece un enfoque equilibrado que lo hace útil en diversas aplicaciones.

XDNA: La Parte de Hardware de Ryzen AI

La implementación de Ryzen AI se basa en XDNA, que se presenta en dos formatos diferentes. En primer lugar, como una FPGA incrustada que se puede configurar para realizar otras tareas según las necesidades del fabricante del sistema. En segundo lugar, basándose en las unidades AIE y AIE-ML de Xilinx, que se encuentran en los Ryzen 7×40 y en futuros chips de AMD. Este enfoque, denominado «Arquitectura Adaptativa», aprovecha la tecnología adquirida de Xilinx y la integra en los productos de AMD de manera efectiva.

Arrays Sistólicos: El Motor de Ryzen AI

Los arrays sistólicos, como los presentes en las unidades XDNA de Ryzen AI, son matrices de unidades de procesamiento que se comunican entre sí para realizar cálculos de manera eficiente. Cuanto más complejo sea un arreglo sistólico, más poderosos serán los algoritmos que se pueden ejecutar. Aunque inicialmente se destinaron a aplicaciones de inteligencia artificial, estas unidades también tienen un gran potencial en el procesamiento de señales, cifrado y descifrado de claves criptográficas, compresión y descompresión de datos en tiempo real, y el cálculo de direcciones de memoria física.

Un array sistólico, también conocido como matriz sistólica, es una estructura de procesamiento paralelo que se utiliza principalmente para realizar operaciones matriciales y convoluciones de manera eficiente. Funciona de manera similar a una matriz de elementos de procesamiento (PEs) conectados en una cuadrícula regular. Aquí te explicaré cómo funciona un array sistólico de manera general:

1. Cuadrícula de PEs: En un array sistólico, se dispone una cuadrícula de elementos de procesamiento (PEs). Cada PE es un pequeño procesador o unidad de cálculo que puede realizar operaciones matemáticas simples, como sumas, multiplicaciones y acumulaciones.
2. Conexiones locales: Cada PE está conectado solo a sus vecinos más cercanos en la cuadrícula. Por lo tanto, los PEs se comunican entre sí de manera local, lo que minimiza la latencia y permite un alto grado de paralelismo.
3. Datos de entrada: Los datos de entrada, como matrices o secuencias de valores, se alimentan en la matriz sistólica a través de los PEs en los bordes de la cuadrícula. Los datos fluyen a través de la cuadrícula de PE de izquierda a derecha y de arriba a abajo.
4. Procesamiento en paralelo: A medida que los datos se desplazan a través de la matriz, cada PE realiza una operación matemática en los datos que recibe de sus vecinos y produce un resultado local. Estas operaciones son típicamente multiplicaciones y acumulaciones utilizadas en operaciones matriciales.
5. Transferencia de resultados: Los resultados producidos por cada PE se transmiten a los PEs vecinos en la dirección adecuada. Esto permite que los resultados se propaguen a través de la matriz sistólica en paralelo con el flujo de datos de entrada.
6. Salida de datos: Los resultados finales se obtienen en los PEs en el borde opuesto de la cuadrícula y se consideran como los resultados de la operación realizada por el array sistólico en la entrada.

La principal ventaja de un array sistólico es su capacidad para realizar cálculos de manera altamente eficiente y paralela, lo que lo hace especialmente útil en aplicaciones donde se requieren operaciones matriciales repetitivas, como en el procesamiento de señales, el procesamiento de imágenes y las redes neuronales profundas. La estructura y las conexiones locales minimizan la latencia y maximizan el rendimiento, lo que lo convierte en una herramienta poderosa para tareas de procesamiento de datos intensivas.

Conclusiones

Ryzen AI es mucho más que una solución de inteligencia artificial. Su capacidad para mejorar la eficiencia de las CPU de AMD, liberar recursos de la CPU y GPU para otras tareas y acelerar aplicaciones de procesamiento de señales y criptografía lo convierten en una tecnología verdaderamente versátil. A medida que AMD expanda las capacidades de Ryzen AI y lo integre en su gama de productos, es muy probable que veamos un impacto significativo en una amplia variedad de aplicaciones, desde dispositivos móviles hasta consolas de videojuegos y sistemas de PC. AMD está dando un salto audaz hacia el futuro con Ryzen AI, y su influencia en la informática promete ser profunda y duradera.