DirectML: Totul despre revoluția inteligenței artificiale în Windows și jocuri

În ultimii ani, învățarea automată și inteligența artificială au căpătat un rol din ce în ce mai important în lumea tehnologiei, în special în domeniile jocurilor, software-ului creativ și sistemului de operare Windows. Totuși, deși termeni precum DLSS, Ray Tracing și accelerare prin hardware Sună puternic de ceva vreme, există o piesă cheie care conectează toate aceste echipamente în ecosistemul Microsoft: DirectML. Dacă v-ați întrebat vreodată ce este DirectML, la ce se folosește și cum devine motorul secret din spatele multora dintre inovațiile actuale, iată cea mai completă și actualizată explicație.

DirectML nu este doar un cuvânt la modă: este o tehnologie de bază concepută pentru a profita din plin de capacitățile moderne ale GPU-urilor și NPU-urilor pentru sarcini de calcul. inteligența artificială și învățarea automată, fie că este vorba de jocurile video de generație următoare, Apps editare de conținut multimedia sau funcții avansate Windows. Astăzi, înțelegerea DirectML înseamnă înțelegerea unei bune părți a revoluției tehnologice care are loc în computerele personale, consolele și dispozitivele Windows.

Ce este DirectML și de ce este important?

DirectML (Direct Machine Learning) este o API de nivel scăzut creată de Microsoft special pentru a accelera sarcinile de învățare automată pe sistemele Windows prin standardul DirectX 12. Este o bibliotecă ce permite dezvoltatorilor să utilizeze puterea plăcilor grafice (GPU) și a procesoarelor cu scop special (NPU) pentru a rula eficient modele de inteligență artificială. Această API este concepută nu doar pentru dezvoltarea de jocuri, ci și pentru toate tipurile de aplicații și motoare, middleware și medii care necesită capabilități avansate de ML (Machine Learning).

Motivul pentru DirectML este de a integra și accelera inteligența artificială în ecosistemul Windows.. Permite algoritmilor complecși să nu se mai bazeze exclusiv pe unitatea centrală de procesare (CPU), ci mai degrabă să profite de paralelismul enorm și de puterea de calcul oferite de GPU-urile moderne și, mai recent, de NPU-urile încorporate în multe sisteme actuale. Acest lucru face ca sarcini precum procesarea imaginilor, îmbunătățirea graficii, accelerarea modelelor predictive și automatizarea avansată a sarcinilor să fie semnificativ mai rapide, mai eficiente și mai accesibile pentru mai mulți utilizatori și dezvoltatori.

Cum funcționează DirectML în mediul Windows?

DirectML acționează ca o punte între framework-urile de învățare automată (cum ar fi TensorFlow sau PyTorch) și hardware-ul compatibil cu DirectX 12.. Implementarea sa este profund integrată în Windows 10 încă de la versiunea 1903 (build 10.0.18362) și în Ferestre 11, facilitând utilizarea acestei accelerații hardware de către orice aplicație compatibilă.

Marele avantaj al DirectML este că oferă o API consistentă și simplă pentru dezvoltatori, care pot crea și implementa modele de inferență AI pe o gamă largă de dispozitive și arhitecturi.. Nu contează dacă vorbim despre GPU-uri AMD, Intel, NVIDIA, Qualcomm sau NPU-uri specifice: Scopul DirectML este de a unifica apelurile și de a permite cea mai înaltă performanță disponibilă. Folosind DirectX 12 ca bază, puteți profita la maximum de hardware-ul grafic, cu o latență foarte scăzută și o eficiență imbatabilă pentru sarcini precum supraeșantionarea imaginilor, recunoașterea modelelor sau clasificarea automată a elementelor multimedia.

În termeni practici, DirectML a devenit standardul pentru accelerarea framework-urilor de inteligență artificială pe Windows.. Microsoft îl promovează ca un canal de integrare, în special pentru utilizarea cu ONNX Runtime (un mediu de execuție pentru modele standard de inteligență artificială), TensorFlow și PyTorch, permițând aplicațiilor și jocurilor să obțină îmbunătățiri vitale în ceea ce privește viteza și puterea de procesare fără a se baza pe hardware specific de la o singură marcă.

Utilizarea DirectML în viața reală: aplicații actuale și exemple

Departe de a fi o tehnologie teoretică, DirectML este deja utilizată în numeroase soluții creative și profesionale, în special în noile PC-uri Windows Copilot+.. Aceste tipuri de dispozitive, echipate cu arhitecturi avansate cu NPU-uri și GPU-uri de generație următoare, sunt capabile să profite din plin de capacitățile DirectML pentru a executa sarcini inteligente local și ultra-eficient.

Printre aplicațiile care au deja încorporat DirectML se numără câteva mari nume în domeniul software-ului creativ și de productivitate:

• Adobe Premiere ProFolosește DirectML pentru etichetarea automată a clipurilor audio, clasificând instantaneu fiecare fișier în funcție de natura sa (muzică, dialog, efecte, ambianță), ceea ce accelerează considerabil editarea.
• Capturați unula încorporat două funcții îmbunătățite prin inteligență artificială cu DirectML, cum ar fi Match Look și AI Crop, facilitând munca fotografilor și a creatorilor fără a pierde din precizie.
• Fotografie de afinitate 2Utilizează DirectML și Qualcomm Hexagon NPU pentru selectarea automată a obiectelor și subiecților în fotografie, eliminând necesitatea mascării manuale și sporind mult eficiența editării.

În sectorul jocurilor, DirectML a fost esențial pentru cercetarea și dezvoltarea unor tehnici precum supersampling-ul inteligent și îmbunătățirea performanței grafice fără a sacrifica calitatea. De exemplu, când Microsoft a introdus Xbox În seria X|S, DirectML a fost identificat de dezvoltatori ca fiind unul dintre cele mai mari puncte forte ale consolei, permițând îmbunătățiri radicale ale performanței prin tehnici precum „super rezoluția ML”, transferul stilurilor artistice și dezvoltarea unor experiențe de joc emergente.

Relația DirectML cu Ray Tracing, DLSS și concurența

Una dintre cele mai frecvente întrebări este dacă DirectML concurează direct cu tehnologii precum DLSS de la NVIDIA sau dacă este o alternativă la Ray Tracing.. Pe scurt, DirectML și DLSS, deși au anumite obiective comune (îmbunătățirea calității și a performanței jocurilor video prin intermediul inteligenței artificiale), nu sunt exact la fel.

DLSS (Deep Learning Super Sampling) este o tehnologie proprie NVIDIA care folosește învățarea profundă pentru a genera imagini cu rezoluție mai mare din mai puțini pixeli randați de GPU, îmbunătățind FPS-ul și calitatea vizuală. Deși este disponibil doar pentru plăcile RTX, conceptul din spatele DLSS se bazează pe tehnici de învățare automată (ML) pe care Microsoft încearcă, de asemenea, să le democratizeze prin DirectML.

DirectML, pe de altă parte, este o API deschisă integrată în Windows pentru orice hardware compatibil cu DirectX 12.. Oferă dezvoltatorilor acces la o gamă largă de capabilități de accelerare a inteligenței artificiale, de la scalarea inteligentă a imaginilor (Super Rezoluție) la optimizarea motorului de joc, generarea de texturi, recunoașterea vorbirii și îmbunătățirea automată a fotografiilor. Prin urmare, AMD, Intel și NVIDIA pot utiliza DirectML, deschizând calea către soluții alternative la DLSS pe platforme precum GPU-urile AMD cu Radeon ML și tehnologii similare.

Ray tracing-ul și inteligența artificială merg mână în mână datorită DirectML. Odată cu apariția DirectX 12 Ultimate, tehnologii precum DXR (DirectX Ray Tracing) și DirectML lucrează împreună pentru a oferi dezvoltatorilor acces atât la simularea realistă a razelor de lumină, cât și la inteligența grafică, generând imagini mai realiste, mai rapide și mai eficiente.

De exemplu, AMD a lucrat la soluții precum Super Rezoluție DirectML, permițând upscaling inteligent (upscaling-ul unei imagini de 540p la o rezoluție clară de 4K, reducând în același timp aliasing-ul) pe plăcile sale RX 6000 și Xbox, urmând o filozofie deschisă, multiplatformă, care concurează cu DLSS, dar nu este limitată la un singur producător.

Integrarea DirectML în hardware: NPU-uri, GPU-uri și următoarea generație de PC-uri

Cea mai semnificativă progresă din ultima vreme este integrarea DirectML nu doar în GPU-uri, ci și în NPU-uri (unități de procesare neuronală).. Până acum, DirectML a fost folosit în principal pentru a valorifica puterea plăcilor grafice, atât de la AMD, cât și de la NVIDIA și Intel. Totuși, odată cu apariția procesoarelor intel core ultra (Meteor Lake) și inițiativa sa AI Boost „NPU”, împreună cu alianța cu Samsung, DirectML s-a extins pentru a profita din plin de cipurile dedicate exclusiv sarcinilor de inteligență artificială din cadrul PC-ului.

Aceasta este o revoluție în comparație cu dependența exclusivă anterioară de GPU.. Acum, sarcini precum inferența modelelor lingvistice, analiza în timp real și clasificarea multimedia pot fi externalizate către aceste NPU-uri, eliberând și mai multe resurse și îmbunătățind consumul de energie. Sprijinul a ajuns inițial la portabil de la Intel și Samsung cu Windows 11, necesitând o combinație de cerințe software (DirectML 1.31.1, NuGet, ONNX Runtime 1.17 și drivere (Intel actualizat) pentru a funcționa corect.

Deși suportul pentru inteligența artificială Ryzen de la AMD este limitat deocamdată, este clar că industria se îndreaptă spre o integrare mai amplă a DirectML pe toate tipurile de hardware. Viziunea Microsoft este de a se asigura că niciun dezvoltator sau utilizator nu este exclus din revoluția AI, iar pe termen scurt, se așteaptă ca noile procesoare Ryzen 8040 să includă suport avansat pentru DirectML și capacitățile sale de accelerare NPU.

Comparație performanță și optimizare GPU: Când merită DirectML?

Unul dintre cele mai discutate subiecte despre DirectML este performanța sa în lumea reală în comparație cu alte soluții GPU native.. Conform testelor efectuate pe diferite sisteme, de exemplu folosind TensorFlow și DirectML pe subsistemul Windows pentru Linux (WSL), s-a observat că timpul Timpul de execuție poate varia semnificativ în funcție de GPU-ul și driverele utilizate.

De exemplu, pe un sistem cu un procesor Ryzen 3600 și o placă video AMD RX 6600 XT, testul a durat aproximativ 139 de secunde, în timp ce pe o placă video Nvidia RTX 3060 cu drivere native timpul a fost de 97 de secunde. Acest lucru demonstrează că, deși DirectML este un instrument puternic și flexibil, pot exista totuși situații în care performanța brută a unui driver nativ (în special pe plăcile NVIDIA) este superioară. Cu toate acestea, decalajul tinde să se reducă odată cu fiecare actualizare DirectML și extindere a suportului, în special pe hardware-ul AMD sau în scenarii în care compatibilitatea între platforme și accesul la funcții inteligente din framework-urile standard de inteligență artificială sunt o prioritate.

Nu este întotdeauna o idee bună să folosești DirectML, mai ales în aceste cazuri:

• Dacă aveți un GPU foarte puternic, dar nu aveți suport DirectML, driverul nativ ar putea oferi performanțe mai bune.
• Pentru sarcini de învățare automată extrem de complexe și specifice, este posibil să aveți nevoie de soluții mai specializate sau biblioteci optimizate direct pentru hardware-ul dvs.
• Dacă dezvoltarea ta nu necesită inteligență artificială sau învățare automată, DirectML nu oferă nicio valoare adăugată și poți opta pentru alte instrumente adaptate fluxului tău de lucru.

Avantajele și limitările actuale ale DirectML

Printre principalele beneficii ale DirectML se numără integrarea completă în Windows, compatibilitatea cu o gamă largă de hardware și capacitatea sa de a face inteligența artificială accesibilă și eficientă pentru orice utilizator sau dezvoltator.. Îți permite să accelerezi atât aplicațiile orientate spre productivitate, cât și toate tipurile de jocuri video, fără a necesita cunoștințe extinse despre mediul hardware, atâta timp cât sistemul îndeplinește cerințele minime DirectX 12 și oferă suport adecvat.

În plus, DirectML este canalul prin care dezvoltatorii pot anticipa viitorul inteligenței artificiale locale, evitând dependența exclusivă de cloud sau de soluții proprietare.. Datorită integrării sale cu tehnologii precum ONNX Runtime, TensorFlow, PyTorch și alte biblioteci populare de inteligență artificială, gama de posibilități este la fel de largă ca imaginația inginerilor și a creatorilor.

Cu toate acestea, există încă anumite dezavantaje sau bariere la intrare.:

• Performanța, în unele cazuri, este încă în urma driverelor native optimizate pentru o anumită marcă de GPU, deși decalajul se reduce în fiecare an.
• Integrarea NPU este încă în stadii incipiente, ceea ce înseamnă că doar anumite modele de hardware, versiuni și drivere pot profita din plin de aceste capabilități.
• Pot exista limitări de compatibilitate pentru modele de deep learning extrem de complexe sau specializate, caz în care ar putea fi necesară utilizarea de biblioteci alternative.

Cerințe, instalare și pornire DirectML

Pentru a beneficia de DirectML pe Windows, trebuie mai întâi să aveți un sistem compatibil cu DirectX 12 și versiunea corespunzătoare a sistemului de operare (Windows 10 de la versiunea 1903 sau Windows 11). De acolo, instalarea și utilizarea sunt de obicei legate de software-ul pe care îl utilizați (de exemplu, TensorFlow sau PyTorch) și de driverul GPU sau NPU corespunzător.

În scenarii avansate, cum ar fi utilizarea subsistemului Windows pentru Linux (WSL) și a accelerării ML în medii Linux sub Windows, pașii sunt de obicei următorii:

1. Activați subsistemul WSL și platforma mașinilor virtuale din Caracteristicile Windows.
2. Instalați o distribuție Linux (cum ar fi Ubuntu) din Microsoft Store.
3. Configurați un mediu de dezvoltare precum MiniConda pentru gestionarea mediilor Python.
4. Instalați versiunea corespunzătoare de TensorFlow sau PyTorch și integrați suportul DirectML conform documentației oficiale.

Pentru accelerarea NPU, este esențial să aveți cea mai recentă versiune de DirectML, ONNX Runtime și cele mai recente drivere pentru NPU-ul corespunzător (de exemplu, Intel AI Boost pe Meteor Lake).. Nu toate modelele sau sarcinile sunt acceptate în versiunile timpurii, așa că este important să consultați notele fiecărui furnizor de hardware și listele de modele acceptate.

Viitorul DirectML: IA în inima ecosistemului Windows

Microsoft continuă să investească masiv în DirectML ca motor al inovației în domeniul inteligenței artificiale pentru Windows.. Dezvoltarea Windows Copilot+, integrarea cu noile cipuri de la Intel, Qualcomm și AMD și deschiderea platformei către toate tipurile de dezvoltatori prevăd o expansiune de neoprit a DirectML în următorii ani.

Echipa DirectML lucrează pentru a adăuga mai multe funcții și pentru a facilita utilizarea inteligenței artificiale de către orice creator în aplicațiile sale., accelerând inovațiile viitoare și democratizând puterea inteligenței artificiale pe desktop, web și mobil. Tendința este clară: mai multă performanță, mai puține bariere tehnice și o experiență din ce în ce mai fluidă și personalizată pentru utilizatorii Windows.

Articol asociat:

Gaming și AI: Cum va fi revoluția PC-urilor în 2025

Isaac

Scriitor pasionat despre lumea octeților și a tehnologiei în general. Îmi place să îmi împărtășesc cunoștințele prin scriere și asta voi face în acest blog, să vă arăt toate cele mai interesante lucruri despre gadgeturi, software, hardware, tendințe tehnologice și multe altele. Scopul meu este să vă ajut să navigați în lumea digitală într-un mod simplu și distractiv.