وحدة معالجة الشبكات العصبية (NPU)
وحدة معالجة الشبكات العصبية هي كتلة أجهزة مخصصة مدمجة في نظام على شريحة (SoC) تسرع استدلال الشبكة العصبية محلياً على جهاز ما، مما يتيح ميزات الذكاء الاصطناعي — مثل التعرف على الصوت أو تحسين الصور — دون الحاجة إلى اتصال سحابي.
وحدة معالجة الشبكات العصبية (NPU) هي نواة معالج متخصصة مدمجة في نظام على شريحة، مصممة لتنفيذ عمليات الضرب والدوال التفعيلية للشبكات العصبية بكفاءة طاقة أعلى بكثير من وحدة المعالجة المركزية ذات الأغراض العامة أو وحدة معالجة الرسومات في نفس SoC. وحدات معالجة الشبكات العصبية هي معجلات ذات وظائف ثابتة أو قريبة من الثابتة، معايرة لأنواع البيانات وأنماط العمليات الموجودة في نماذج التعلم العميق الحديثة، خاصة البنى الالتفافية والمحول.
تطبق وحدات معالجة الشبكات العصبية عادةً مصفوفة انقباضية صغيرة أو محرك ناقل إلى جانب ذاكرة SRAM مخصصة على الشريحة لعقد أوزان النموذج بالقرب من وحدات الحوسبة، مما يقلل من تكلفة الطاقة لحركة البيانات — التي تهيمن على الطاقة الكلية في الأعباء المقيدة بالذاكرة. تعالج أعداداً صحيحة 8-بت (INT8) أو أعداداً صحيحة 4-بت (INT4) بشكل افتراضي، استغلال تسامح استدلال الشبكة العصبية للحساب الكمي. محرك Apple العصبي، المُقدم في A11 Bionic في عام 2017، و Hexagon NPU من Qualcomm هي أمثلة تجارية مبكرة؛ بحلول عام 2025، تتضمن عملياً كل معالج SoC رائد من Apple و Qualcomm و MediaTek و Samsung وحدة معالجة شبكات عصبية مخصصة مع تصنيف عشرات TOPS.
تُهم وحدات معالجة الشبكات العصبية بشكل أساسي للذكاء الاصطناعي على الجهاز: تشغيل النماذج محلياً يحافظ على خصوصية المستخدم، ويزيل كمون الشبكة، ويتيح ميزات الذكاء الاصطناعي في البيئات غير المتصلة بالإنترنت. قدرات iOS و Android مثل تقسيم الصور في الوقت الفعلي واكتشاف كلمة الاستيقاظ وتدرج الكلام الحي وملاحظة نموذج لغة صغير على الجهاز كل هذا يعتمد على تسريع NPU لتلبية قيود الطاقة والحرارة للهاتف الذكي أو الكمبيوتر المحمول.
بحلول عام 2026، توسعت وحدات معالجة الشبكات العصبية إلى ما وراء الأجهزة المحمولة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمول — Intel Meteor Lake و Lunar Lake و AMD Ryzen AI و Qualcomm Snapdragon X Elite جميعها تشحن كتل NPU مخصصة. تتطلب شهادة Microsoft Copilot+ PC وحدة معالجة شبكات عصبية بأداء 40 TOPS على الأقل، مما يدفع أصحاب المعدات الأصلية لاختيار أنظمة على شريحة بسيليكون NPU قادر. يشير المسار نحو تشغيل نماذج بمليارات المعاملات محلياً، مع وحدات معالجة الشبكات العصبية كمحرك التنفيذ الأساسي.