انتصار مفتوح المصدر: RISC-V والذكاء الاصطناعي

صعود RISC-V كبنية حوسبة أصلية للذكاء الاصطناعي

أحدثت الشعبية الهائلة التي حققها DeepSeek مؤخرًا موجات في جميع أنحاء صناعة الذكاء الاصطناعي، ويمتد تأثيره إلى ما هو أبعد من مجرد عالم الذكاء الاصطناعي. وقد لاحظت صناعة أشباه الموصلات، على وجه الخصوص، ذلك. خلال العام الصيني الجديد، أعلنت أكاديمية DAMO Xuantie التابعة لشركة Alibaba عن تكييفها لنموذج التقطير DeepSeek-R1، مما يدل على الزخم القوي لبنية مجموعة التعليمات مفتوحة المصدر الناشئة، RISC-V، في مجال الذكاء الاصطناعي.

في مؤتمر Xuantie RISC-V Ecosystem الأخير، ظهرت أخبار مثيرة: حققت RISC-V اختراقات في كل من الحوسبة عالية الأداء والذكاء الاصطناعي. من المقرر أن يبدأ تسليم Xuantie C930، وهو أول وحدة معالجة مركزية (CPU) من فئة الخوادم من أكاديمية DAMO، الشهر المقبل. تعمل قوة الحوسبة المعززة للذكاء الاصطناعي بشكل كبير على تسريع نشر نظام بيئي RISC-V شامل ‘عالي الأداء + الذكاء الاصطناعي’.

هل يمكن أن تكون بنية الحوسبة مفتوحة المصدر RISC-V هي الشريك المثالي للذكاء الاصطناعي مفتوح المصدر؟

تحول نموذج الذكاء الاصطناعي يغذي الابتكار في بنية الحوسبة

أوضح خبير متمرس في صناعة الرقائق أن تأثير DeepSeek لا يقتصر على دوائر الذكاء الاصطناعي فحسب، بل يمتد أيضًا بعمق داخل صناعة الرقائق. لقد قلل DeepSeek، من خلال تصميمه المحسن للغاية، بشكل كبير من تكاليف التدريب والاستدلال لنماذج اللغات الكبيرة. وقد أدى هذا التحول إلى تغيير كبير في التوازن الحالي لقوة الحوسبة والذاكرة والترابط، مما خلق فرصًا كبيرة لتحقيق اختراقات في بنية الحوسبة.

تقليديًا، كانت نماذج الذكاء الاصطناعي الكبيرة، نظرًا لمتطلباتها الحاسوبية والذاكرة المكثفة، أكثر ملاءمة للنشر في السحابة بدلاً من الأجهزة الطرفية. ومع ذلك، فقد تحدى وصول DeepSeek هذا الاعتماد على قوة الحوسبة العالية. من خلال تقليل تكاليف التدريب والاستدلال، فإنه يمهد الطريق للنماذج الكبيرة للانتقال من السحابة إلى الحافة.

على وجه التحديد، فإن متطلبات DeepSeek الحسابية المنخفضة تجعل النشر على جهاز واحد ممكنًا، مما يعزز توافقه مع الأجهزة الطرفية والنهائية. مع سعي الذكاء الاصطناعي لاختراق الصناعات والسيناريوهات المتنوعة، تصبح الحاجة إلى الانتقال من السحابة إلى الحافة أمرًا بالغ الأهمية بشكل متزايد. هذا التحول ضروري لتلبية الاحتياجات المتنوعة مثل أمن البيانات، والتخصيص الشخصي، والنشر الخاص.

من المتوقع أنه مع الاعتماد الواسع النطاق لتقنية DeepSeek، ستخضع رقائق الذكاء الاصطناعي لتحول. من الحوسبة المتوازية واسعة النطاق التي تعتمد على البنية التحتية السحابية، تتطور رقائق الذكاء الاصطناعي نحو تصميمات متنوعة وفعالة ومنخفضة الطاقة قادرة على التشغيل المستقل على الأجهزة الطرفية.

وقد دفع هذا الكثيرين في الصناعة إلى التفكير: ما هي بنية الحوسبة الأنسب للذكاء الاصطناعي؟

قد لا تكون وحدات معالجة الرسومات (GPUs)، بقدراتها على المعالجة المتوازية، هي الحل الوحيد. تظهر الحوسبة التسلسلية (الحوسبة للأغراض العامة) أيضًا كأساس صالح لحساب الذكاء الاصطناعي. تُظهر تجربة الصناعة أن DeepSeek يُظهر توافقًا جيدًا مع أنظمة الحوسبة المختلفة. وقد أعادت قدرته على النشر السريع وإجراء استدلال فعال على وحدات المعالجة المركزية (CPUs) وحدات المعالجة المركزية إلى دائرة الضوء. بالمقارنة مع وحدات معالجة الرسومات المتخصصة، توفر وحدات المعالجة المركزية ميزة تعدد الاستخدامات، والجدولة المبسطة، والتقليل الكبير في متطلبات قوة الحوسبة، وفوائد الحوسبة المتجانسة.

من بين وحدات المعالجة المركزية، يجذب النجم الصاعد، RISC-V، اهتمامًا كبيرًا.

خلال العام الصيني الجديد، قامت أكاديمية DAMO بتكييف نموذج التقطير DeepSeek-R1 على شريحة مدعومة بمعالج RISC-V Xuantie C920. استغرقت العملية بأكملها ساعة واحدة فقط، مما يدل على تجربة سريعة وسلسة. وهذا يعني أنه يمكن نشر نماذج سلسلة DeepSeek وتشغيلها بسلاسة على مجموعة كاملة من منصات Xuantie CPU وغيرها من الأجهزة الطرفية للذكاء الاصطناعي المجهزة برقائق معمارية RISC-V.

ينبع بروز RISC-V من عدة عوامل. أولاً، كبنية مجموعة تعليمات ناشئة، فهي تميز نفسها عن نماذج الترخيص المغلقة أو المدفوعة لـ x86 و ARM من خلال تبني نهج مفتوح المصدر. تتوافق هذه الروح مفتوحة المصدر بشكل طبيعي مع الذكاء الاصطناعي. وقد جذبت طبيعتها المفتوحة مشاركة أكثر من 1000 شركة حول العالم، مما عزز النمو السريع لنظامها البيئي، من تصميم الأجهزة إلى سلاسل أدوات البرامج. وفقًا لمؤسسة RISC-V الدولية، دخل أكثر من 80 منتجًا مختلفًا من رقائق RISC-V إلى السوق بالفعل.

ثانيًا، يوفر RISC-V مرونة وقابلية للتوسع رائعة. فهو يسمح للمطورين بتخصيص مجموعة التعليمات وفقًا للاحتياجات المحددة. تتيح الطبيعة المعيارية لمجموعة التعليمات الخاصة بها التخصيص لسيناريوهات التطبيقات المختلفة، وهو مستوى من المرونة لا مثيل له في البنى التقليدية.

من الناحية الفنية، فإن RISC-V مناسب أيضًا لأنواع جديدة من حوسبة الذكاء الاصطناعي. يمكن لامتداد المتجه (V-extension) الخاص به التعامل بفعالية مع العمليات المتوازية واسعة النطاق، مما يلبي متطلبات الكفاءة لحساب الذكاء الاصطناعي. يمكن أن تعمل البنية المفتوحة لـ RISC-V بالتآزر مع وحدات تسريع الأجهزة لتحسين كفاءة تنفيذ مهام الذكاء الاصطناعي. من خلال التكامل العميق مع خوارزميات الذكاء الاصطناعي، يمكن استخدام بنية RISC-V لتصميم وحدات تسريع أجهزة مخصصة، وتحسين الأداء لنماذج ذكاء اصطناعي محددة.

لذلك، يتوقع العديد من الخبراء المخضرمين في صناعة الرقائق أن يصبح RISC-V بنية الحوسبة الأصلية لعصر الذكاء الاصطناعي.

في مؤتمر Xuantie RISC-V Ecosystem الثالث الذي استضافته أكاديمية DAMO التابعة لشركة Alibaba، تحقق هذا التوقع أخيرًا.

أول وحدة معالجة مركزية من فئة الخوادم من Xuantie جاهزة للتسليم: مزيج من الأداء العالي والذكاء الاصطناعي

في المؤتمر، صرح ني غوانغنان، الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة، ‘RISC-V مفتوح المصدر ليس مجرد ابتكار تكنولوجي ولكنه أيضًا تحول عالمي سيؤثر على مستقبل بنية الحوسبة.’ كبنية مجموعة تعليمات للرقائق ‘ولدت مفتوحة المصدر’، أظهر RISC-V أداءً رائعًا في دورة صناعة أشباه الموصلات هذه. لقد سرعت تقدمها من الأنظمة المضمنة إلى السيناريوهات المعقدة مثل الحوسبة عالية الأداء، مما يوفر خيارًا جديدًا لقوة حوسبة الذكاء الاصطناعي.

من بين المعايير الـ 25 التي وافقت عليها مؤسسة RISC-V الدولية في عام 2024، يرتبط أكثر من نصفها بالأداء العالي أو الذكاء الاصطناعي. صرح لو داي، رئيس مجلس إدارة مؤسسة RISC-V الدولية، في المؤتمر أن أحد أكثر التطورات إثارة في مجموعة تعليمات RISC-V هو Matrix extension، والذي سيدفع RISC-V ليصبح قوة هائلة في مجال الذكاء الاصطناعي.

من المتوقع أنه بحلول عام 2030، ستصل الحصة السوقية الإجمالية لـ RISC-V إلى 20٪، مع احتمال أن تتجاوز حصتها في مسرعات الذكاء الاصطناعي 50٪.

في المؤتمر، كشفت أكاديمية DAMO عن معالجها الرائد من الجيل التالي، وأول معالج من فئة الخوادم، C930.

يحقق C930 معيارًا لقوة الحوسبة للأغراض العامة يبلغ 15/GHz في اختبار SPECint2006. ماذا يعني هذا؟ أشار الأكاديمي ني غوانغنان إلى أنه لكي يدخل RISC-V حقًا سوق الحوسبة عالية الأداء، يجب أن يحقق درجة عالية الأداء تتجاوز 15 في اختبار برنامج SPECint 2006. لذلك، يمثل C930 خطوة هامة لـ RISC-V.

علاوة على ذلك، تم تجهيز C930 بمحركين: 512-bit RVV1.0 و 8 TOPS Matrix. يدمج هذا قوة الحوسبة عالية الأداء للأغراض العامة مع قوة حوسبة الذكاء الاصطناعي أصلاً. كما يوفر واجهة تمديد DSA مفتوحة لدعم المزيد من متطلبات الميزات.

في الوقت نفسه، كشفت أكاديمية DAMO عن خططها التطويرية لأعضاء جدد في عائلة معالجات Xuantie، بما في ذلك C908X و R908A و XL200، مع الاستمرار في التطور في اتجاهات مثل تسريع الذكاء الاصطناعي وتطبيقات السيارات والترابط عالي السرعة. على وجه التحديد، تم وضع C908X كأول معالج ذكاء اصطناعي مخصص من Xuantie، ويدعم امتداد متجه RVV1.0 بعرض بت بيانات فائق الطول يبلغ 4096 بت. يستهدف R908A متطلبات الموثوقية العالية للرقائق من فئة السيارات. سيوفر XL200 ترابطًا متماسكًا متعدد المجموعات على نطاق أوسع وأداء أعلى.

لتكملة قدرات معالجات Xuantie، أطلقت أكاديمية DAMO أيضًا ثلاثة Xuantie SDKs استنادًا إلى أنظمة التشغيل الثلاثة الرئيسية: Linux و Android و RTOS. تدمج مجموعات SDK هذه بشكل شامل قدرات برامج Xuantie المتراكمة على مر السنين، وتوفرها للصناعة بطريقة أكثر اكتمالاً وملاءمة واستقرارًا. من بينها، تقدم Xuantie Linux SDK مجموعة غنية من الأنظمة الفرعية، بما في ذلك المحاكاة الافتراضية Hypervisor، وإطار عمل الأمان CoVE، وإطار عمل Xuantie AI، ومكتبات المشغل عالية الأداء، مما يسهل تطوير RISC-V في سيناريوهات الأداء العالي والذكاء الاصطناعي.

أثناء تطوير تقنيات الأجهزة والبرامج عالية الأداء، تعمل Xuantie أيضًا بنشاط على دفع الابتكار التعاوني بين شركاء الصناعة في المنبع والمصب، وتسريع نشر نظام بيئي RISC-V شامل ‘عالي الأداء + الذكاء الاصطناعي’.

تفاني Alibaba: RISC-V Xuantie يقود مجتمع المصادر المفتوحة الدولي

بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية بـ Xuantie، إليك مقدمة موجزة.

في عام 2018، أنشأت Alibaba العلامة التجارية Xuantie، مع التركيز على اتجاه RISC-V. بعد عام، ظهر أول معالج، C910، كأقوى معالج RISC-V في ذلك الوقت. منذ ذلك الحين، كانت Xuantie رائدة في نظام RISC-V البيئي الدولي وواحدة من أكبر المساهمين الصينيين في مجتمع المصادر المفتوحة الدولي. وهي تشغل حاليًا مناصب رئيس أو نائب رئيس في اللجنة الفنية للمؤسسة وأكثر من 10 لجان فرعية فنية، مما يعزز بنشاط توحيد التقنيات المتعلقة بالذكاء الاصطناعي.

منذ عام 2019، أطلقت Xuantie 13 معالج RISC-V، تغطي سيناريوهات مختلفة مثل الأداء العالي وكفاءة الطاقة العالية واستهلاك الطاقة المنخفض. وتشمل هذه:

• C Series (الحوسبة): تستهدف بشكل أساسي الخوادم المتطورة والحوسبة الطرفية المتطورة ووحدات IPC الصناعية / الاستهلاكية.
• E Series (المضمنة): تستخدم بشكل أساسي في وحدات MPU المتطورة ووحدات MCU المختلفة.
• R Series (الموثوقية والوقت الفعلي): تستهدف محركات أقراص الحالة الصلبة المتطورة والاتصالات والتحكم الصناعي المتطور والسيارات والسيناريوهات الأخرى.
• XT-Link: IP ترابط متعدد المجموعات لوحدة المعالجة المركزية.

حتى الآن، تجاوزت شحنات معالج Xuantie 4 مليارات وحدة، مما يجعلها واحدة من أكثر سلاسل منتجات المعالجات تأثيرًا ورائدة في السوق في مجال RISC-V المحلي.

طوال فترة تطويرها، دفعت Xuantie باستمرار حدود أداء RISC-V، وسعت جاهدة لتحقيق أداء أعلى من أي وقت مضى. في الوقت نفسه، احتضنت الذكاء الاصطناعي بنشاط، بهدف إنشاء RISC-V كبنية حوسبة أصلية للذكاء الاصطناعي.

على مستوى تكنولوجيا بنية مجموعة التعليمات، بالاستفادة من الانفتاح والمرونة الفائقين لبنية RISC-V، قامت Xuantie منذ فترة طويلة بتخصيص امتدادات مجموعة التعليمات لتطبيقات الذكاء الاصطناعي. يمكن لمجموعة تعليمات Matrix extension المقترحة وتحسين مشغل GEMM الأساسي للنماذج الكبيرة تسريع استدلال الذكاء الاصطناعي وتدريبه، وتحسين كفاءة الطاقة للذكاء الاصطناعي على الأجهزة الطرفية.

من حيث المعالجات، كان Xuantie C907 أول من قام بتنفيذ Matrix extension، محققًا تسريعًا بمقدار 15 ضعفًا مقارنة بالحلول التقليدية. يدعم C920 الذي تمت ترقيته تقنيات Vector 1.0 و Vector Crypto، مما يحسن أداء GEMM بأكثر من 7 أضعاف وأداء مشغل Transformer بأكثر من 17 ضعفًا. يتميز أحدث معالج رائد، C930، بمحركات مزدوجة للمتجهات والمصفوفة، مما يجعله شريكًا واعدًا لنماذج الذكاء الاصطناعي الكبيرة على الأجهزة الطرفية.

على مستوى حزمة البرامج، أنشأت Xuantie منصة برامج وأجهزة RISC-V AI شاملة من طرف إلى طرف. توفر هذه المنصة لمصنعي الرقائق بنية تحتية عامة وفعالة لحوسبة الذكاء الاصطناعي، وتشكل تصميم خط أنابيب موجهًا نحو احتياجات العمل، مما يتيح حقًا تحسينًا مريحًا وعميقًا من تصميم الأجهزة الأساسي إلى سلاسل أدوات البرامج ذات الطبقة العليا. تم تطبيق هذه المنصة على المنتجات الطرفية مثل بطاقات تحويل ترميز الفيديو السحابية، وصناديق الحوسبة الطرفية للذكاء الاصطناعي، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة RISC-V.

بالإضافة إلى التكنولوجيا الخاصة بها، قام فريق DAMO Academy RISC-V باستمرار بإشراك شركاء الصناعة في المنبع والمصب لتعزيز نظام RISC-V البيئي ‘عالي الأداء + الذكاء الاصطناعي’.

في مؤتمر العام الماضي، ظهر الكمبيوتر المحمول مفتوح المصدر RISC-V ‘Ruyi BOOK Jia Chen Edition’ بشكل مفاجئ، مما يدل على تشغيل مستقر وسلس للبرامج التجارية الكبيرة. هذا العام، قدم معهد البرمجيات، الأكاديمية الصينية للعلوم، ‘Ruyi BOOK Yi Si Edition’، والروبوتات الذكية، وأجهزة الكمبيوتر الشخصية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي، وغيرها من تطبيقات RISC-V عالية الأداء.

من بينها، نجح النموذج الأولي للكمبيوتر الشخصي الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي استنادًا إلى C920 في تشغيل نماذج مفتوحة المصدر مثل Llama و Qwen و DeepSeek، ودعم تطبيقات الذكاء الاصطناعي مثل المساعدين الشخصيين للذكاء الاصطناعي، وبرمجة الذكاء الاصطناعي، والتعرف البصري. يوضح هذا ‘سلسلة كاملة للذكاء الاصطناعي مفتوحة المصدر’ كاملة من بنية الأجهزة مفتوحة المصدر إلى أنظمة التشغيل مفتوحة المصدر ونماذج الذكاء الاصطناعي مفتوحة المصدر، مع تقليل استهلاك طاقة وحدة الحوسبة بنسبة 30٪.

علاوة على ذلك، تعاونت Xuantie مع شركاء لبناء حلول عملية مثل حلول ترميز الفيديو RISC-V وحلول سطح المكتب السحابية. لدعم التطبيقات في المزيد من الصناعات، قامت Xuantie أيضًا بنشر قوة حوسبة RISC-V في أجهزة الكمبيوتر الشخصية المتكاملة، والذكاء الاصطناعي للتحكم الصناعي، والروبوتات، وغيرها من المجالات.

صرح الأكاديمي ني غوانغنان أن استثمار Xuantie العملي وابتكاره هما قوى دافعة حاسمة للتنمية الصحية لنظام RISC-V البيئي.

مستقبل المصادر المفتوحة

نجاح DeepSeek هو شهادة على قوة المصادر المفتوحة. رسمت بنية مجموعة التعليمات مفتوحة المصدر RISC-V، منذ إنشائها قبل أكثر من عقد من الزمان، مسار تطوير مختلفًا عن نموذج x86 المغلق ونموذج ARM المرخص. لقد قدمت للصناعة فرصة لابتكار البنى بطريقة أكثر إيجازًا وانفتاحًا، واكتسبت اعترافًا متزايدًا.

إنها تظهر كأفضل مرشح للبنية الأصلية لعصر الذكاء الاصطناعي. من ناحية، يمكن لـ RISC-V، من خلال التزامها بالانفتاح والتطور المستمر، مواكبة التغيرات السريعة في الذكاء الاصطناعي. من ناحية أخرى، تسمح قابلية التوسع القوية لـ RISC-V بأن تكون متوافقة مع النظم البيئية المعمارية الحالية من خلال النقل والتكيف، مع العمل أيضًا كبنية أصلية لدعم السيناريوهات الناشئة.

كما قال قوه سونغليو، رئيس RISC-V في معهد البرمجيات، الأكاديمية الصينية للعلوم: ‘لا تزال حزمة برامج الذكاء الاصطناعي تتطور بسرعة. باعتبارها الأكثر مرونة وانفتاحًا من بين بنيات مجموعة التعليمات الرئيسية الثلاث، فإن RISC-V هي بلا شك الأنسب لوتيرة الابتكار التكنولوجي في عصر الذكاء الاصطناعي.’