人工智能處理需要跨硬件和軟件平臺的全棧創(chuàng)新，以滿足神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)日益增長的計算需求。提高效率的一個關(guān)鍵領(lǐng)域是使用較低精度的數(shù)字格式來提高計算效率，減少內(nèi)存使用，并優(yōu)化互連帶寬。

為了實現(xiàn)這些好處，業(yè)界已經(jīng)從 32 位精度轉(zhuǎn)換為 16 位，現(xiàn)在甚至是 8 位精度格式。 transformer 網(wǎng)絡(luò)是人工智能中最重要的創(chuàng)新之一，尤其受益于 8 位浮點(diǎn)精度。我們相信，擁有一種通用的交換格式將使硬件和軟件平臺的快速發(fā)展和互操作性得以提高，從而推動計算。

NVIDIA 、 Arm 和 Intel 聯(lián)合撰寫了一份白皮書 FP8 Formats for Deep Learning ，描述了 8 位浮點(diǎn)（ FP8 ）規(guī)范。它提供了一種通用的格式，通過優(yōu)化內(nèi)存使用來加速人工智能的開發(fā)，并適用于人工智能訓(xùn)練和推理。此 FP8 規(guī)格有兩種變體， E5M2 和 E4M3 。

該格式在 NVIDIA 料斗體系結(jié)構(gòu)中本地實現(xiàn)，并在初始測試中顯示出出色的結(jié)果。它將立即受益于更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)所做的工作，包括 AI 框架，為開發(fā)者實現(xiàn)它。

兼容性和靈活性

FP8 通過硬件和軟件之間的良好平衡，最大限度地減少了與現(xiàn)有 IEEE 754 浮點(diǎn)格式的偏差，以利用現(xiàn)有實現(xiàn)，加快采用速度，并提高開發(fā)人員的生產(chǎn)力。

E5M2 使用五位表示指數(shù)，兩位表示尾數(shù)，是一種截斷的 IEEE FP16 格式。在需要更高精度而犧牲某些數(shù)值范圍的情況下， E4M3 格式進(jìn)行了一些調(diào)整，以擴(kuò)展用四位指數(shù)和三位尾數(shù)表示的范圍。

新格式節(jié)省了額外的計算周期，因為它只使用 8 位。它可以用于人工智能訓(xùn)練和推理，而不需要在精度之間進(jìn)行任何重鑄。此外，通過最小化與現(xiàn)有浮點(diǎn)格式的偏差，它為未來 AI 創(chuàng)新提供了最大的自由度，同時仍堅持當(dāng)前的慣例。

高精度訓(xùn)練和推理

測試提議的 FP8 格式顯示，在廣泛的用例、架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)中，其精度相當(dāng)于 16 位精度。變壓器、計算機(jī)視覺和 GAN 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果都表明， FP8 訓(xùn)練精度與 16 位精度相似，但可以顯著提高速度。有關(guān)精度研究的更多信息，請參閱 FP8 Formats for Deep Learning 白皮書。

圖 1.語言模型人工智能培訓(xùn)

在圖 1 中，不同的網(wǎng)絡(luò)使用不同的精度度量（ PPL 和 Loss ），如圖所示。

圖 2.語言模型 AI 推理

在人工智能行業(yè)領(lǐng)先的基準(zhǔn) MLPerf Inference v2.1 中， NVIDIA Hopper 利用這種新的 FP8 格式在 BERT 高精度模型上實現(xiàn)了 4.5 倍的加速，在不影響精度的情況下獲得了吞吐量。

走向標(biāo)準(zhǔn)化

NVIDIA 、 Arm 和 Intel 以開放、無許可證的格式發(fā)布了此規(guī)范，以鼓勵行業(yè)廣泛采用。他們還將向 IEEE 提交該提案。

通過采用一種保持準(zhǔn)確性的可互換格式，人工智能模型將在所有硬件平臺上持續(xù)高效地運(yùn)行，并有助于推動人工智能的發(fā)展。

鼓勵標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和整個行業(yè)

關(guān)于作者

Shar Narasimhan 是 AI 的高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理，專門從事 NVIDIA 的 Tesla 數(shù)據(jù)中心團(tuán)隊的深度學(xué)習(xí)培訓(xùn)和 OEM 業(yè)務(wù)。

審核編輯：郭婷