Como a NPU da Intel e a IA podem te ajudar no dia a dia

A NPU é uma Unidade Processamento Neural, ou seja, um chip integrado ou dedicado responsável por acelerar tarefas focadas em Inteligência Artificial. As NPUs não são um conceito novo, mas começaram a se popularizar com a Apple em 2020 e mais recentemente com a Intel, devido ao lançamento próximo dos processadores Meteor Lake.

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Devido à popularização de serviços, aplicativos e plataformas de Inteligência Artificial, esse componente deve ser cada vez mais comum em inúmeros dispositivos, afetando diretamente os usuários casuais e profissionais. Para entender mais sobre essa tecnologia, o Canaltech conversou com Yuri Daglian, Engenheiro de Aplicações da Intel.

NPUs e a Inteligência Artificial

É importante notar que a Inteligência Artificial cria uma carga de trabalho que pode ser executada tanto pela CPU quanto pela placa de vídeo. No entanto, essas cargas de trabalho também podem ser executadas pela NPU.

Essa Unidade de Processamento Neural foi projetada para rodar algoritmos e redes neurais. A grande vantagem da NPU é permitir que o usuário execute softwares que façam uso de IA por um tempo prolongado, com baixo custo de energia da máquina e uma performance mais elevada.

Muitas vezes uma GPU integrada até poderia entregar um desempenho bem superior ao da NPU, porém esse componente iria consumir níveis de energia muito mais altos, segundo Yuri. Isso, em certos cenários, pode inviabilizar a execução desses softwares, principalmente em máquinas portáteis, já que quanto maior o consumo energético, maior é o aquecimento e a perda de desempenho.

“Esse é o foco da NPU. Permitir que o uso de Inteligência Artificial seja muito mais amplo e viável em um computador comum", sinaliza o especialista da Intel.

NPUs e os Meteor Lake

Nos processadores Meteor Lake, a NPU é um componente interno integrado ao processador, especificamente localizado no tile de SoC (System-on-a-Chip). Em certos casos, há máquinas que fazem uso de uma unidade externa, adicionada separadamente.

Vale notar que seria possível adicionar uma NPU dedicada para trabalhar em conjunto com um processador que não tem essa solução integrada. Porém, esse tipo de componente não é vendido para consumidores domésticos. Nas palavras de Yuri, essa seria uma “hipótese viável”, mas que não é comum.

“Não é simples você integrar uma NPU dentro de um processador. Até porque existe toda uma questão de habilitação de softwares para reconhecer essa unidade e fazer uso da performance dela”, revela Daglian.

Uso de IA no dia a dia

A Inteligência Artificial vem sendo muito popularizada com o ChatGPT e outras formas de IAs Generativas. Porém, o engenheiro da Intel dá exemplos de como a NPU e a inteligência artificial podem ajudar o usuário doméstico no dia a dia.

A NPU pode auxiliar aplicativos de videoconferência, como Zoom, Google Meet e outros. É comum aplicar filtros para deixar o fundo desfocado ou com uma paisagem diferente, assim como habilitar recursos de redução de ruído que tiram certos barulhos do microfone e alto-falantes das reuniões. Embora não tenhamos essa percepção, esses tipos de funções só são possíveis graças a um algoritmo de IA treinado.

“É muito comum você ver uma pessoa usando esse fundo virtual e quando ela move a mão, entre os dedos da pessoa o algoritmo não consegue borrar a gerar a imagem virtual. Qual é a vantagem da NPU nesses casos? Ela consegue ter um nível de consumo muito baixo, mas com uma qualidade muito superior. Nesse mesmo cenário, entre os dedos da pessoa, a gente não veria o fundo virtual. O recorte seria praticamente perfeito.”

Há também os casos de uso que envolvem aplicativos como o Stable Diffusion, ou seja, aquele conceito em que é possível escrever um texto e gerar uma imagem a partir dessas palavras.

Nesses softwares você pode pedir para que seja gerada uma imagem de um astronauta montado em um cavalo em Marte, como exemplifica Yuri. Essa imagem é impossível de ser feita, mas o software conseguirá criá-la virtualmente com a ajuda da NPU. “Isso é algo que hoje em dia demanda uma capacidade de processamento muito grande da CPU. Você praticamente não consegue utilizar outro aplicativo em conjunto”, explica.

NPU pode aliviar a carga da CPU e GPU

Daglian explica que esses exemplos não são impossíveis de serem feitos atualmente, mas acabam por se tornar inviáveis por conta da demanda em CPU e GPU. Isso nos leva diretamente para os parágrafos anteriores: é possível usar o processador e a placa de vídeo para executar essas tarefas, mas os custos de energia são bem maiores e a performance pode ser a mesma ou até inferior.

Aliás, ao usar a NPU para essas tarefas, a performance geral do sistema tende a ser mais elevada. O especialista explica que a Unidade de Processamento Neural realiza uma “descarga de processamento” para a CPU e GPU, deixando esses componentes mais livres para trabalharem em outros processos da máquina.

Chip também é usado em aplicações profissionais

“A NPU também vai ter uma aplicação profissional muito interessante para softwares de renderização de vídeo e de imagem, que o usuário precisa fazer uso de algoritmos de IA”, segundo Yuri. Um bom exemplo é tirar uma fotografia de várias pessoas com um carro do lado. Certamente não é possível retirar aquele carro usando métodos tradicionais, já que não se sabe o que está por trás do veículo.

O uso da NPU em cenários profissionais, no Photoshop, por exemplo, iria imaginar o que estaria por trás do carro com base no ambiente para trazer esses elementos para frente e deixar a imagem da forma que o editor quiser.

NPU ainda engatinha em games

Para games, a NPU ainda não desempenha um papel tão importante assim. Nenhuma companhia conseguia demonstrar casos de uso que melhorem a performance de jogos diretamente através dela. No entanto, Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina já são usados em games há bastante tempo.

O melhor exemplo são as tecnologias de upscaling, como o NVIDIA DLSS, o AMD FidelityFX SuperResolution e o Intel XeSS. Esses recursos reconstroem a imagem com uso de IA para melhorar a qualidade final e dão mais frames ao jogador, gerando uma performance elevada. No entanto, esses recursos são algoritmos pré-treinados que ou são processados diretamente na placa de vídeo ou via software, sem a necessidade de uma NPU.

“As NPUs em jogos ainda não tem uma grande aplicação planejada, mas nós temos alguns usos potenciais. Aqueles avatares tridimensionais, tanto para realidade virtual quanto para ter uma representação maior no jogo. Isso, através de uma NPU, é muito melhorado, pois o chip consegue ter uma capacidade de processamento para o desenho e animação da face de uma pessoa com muita performance. A gente consegue permitir com que jogos interativos e que tenham avatares de pessoas sejam mais popularizados”, explica Yuri Daglian.

Nesse momento a indústria ainda parece estar apenas “engatinhando” no uso de IA em games, mas a expectativa é que o futuro traga muitas novas possibilidades para os jogadores.

IA vai dominar o mundo?

Por fim, ao questionar Yuri se a Inteligência Artificial dominaria o mundo, o engenheiro brinca que isso lembra muito o que é retratado em filmes, mas na prática as coisas não devem seguir esse caminho.

"Assim como o nosso CEO fala, o Pat Gelsinger, a IA é uma ferramenta e toda ferramenta pode ser usada para o bem e para o mal. A Intel acredita muito que vai ajudar para que a IA seja uma ferramenta utilizada para o bem, para o avanço da humanidade, e não para usos negativos. Então pode ser que a IA domine o mundo na questão do seu uso ser cada vez mais popularizado e democratizado [...] mas não necessariamente vai ser algo negativo. Então é muito importante a gente sempre pensar no uso responsável da Inteligência Artificial", finaliza Yuri Daglian.