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Neural Engine

又称:ANE

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定义

神经网络引擎是Apple芯片中专为高效运行机器学习模型而设计的部分,与CPU和GPU并列。正因为有它,笔记本电脑才能持续运行语音识别,而不会发热、风扇作响或耗尽电池。

每一台M系列Mac都有神经网络引擎。它是一组专门用于矩阵运算的核心,而神经网络正是由矩阵运算构成的;它进行这些运算所需的功耗,只是CPU或GPU的一小部分。语音识别正是神经网络引擎所针对的那种稳定、持续运行的工作负载:模型必须实时跟上音频,在你说话的整个过程中都是如此,同时不能让机器的其他部分变慢。

并不是每个模型都适合。神经网络引擎对模型的结构和精度有自己的限制,模型必须专门为它进行转换。这项工程工作是本地听写工具之间真正的差别之一:有的用起来毫不费力,有的在GPU上运行同样的模型,把你的腿都捂热了。

神经网络引擎、GPU和CPU

CPU什么都能运行,但做神经网络运算时最慢、也最耗电。GPU速度快、灵活,大多数本地语言模型都通过MLX或Metal这样的框架在上面运行。对于符合其限制的模型,神经网络引擎是三者中效率最高的,而语音识别模型正好很适合它。一个做得好的本地听写工具,会把每个模型放在它运行得最好的地方,并把CPU留给你正在输入的App。

为什么这是硬性要求

在搭载Intel处理器的Mac上进行本地听写,意味着要在一个并非为此打造的CPU上运行模型。能用,但很慢,这在很大程度上是设备端工具把Apple芯片定为最低要求的原因。在M1或更新机型上,同样的模型可以实时运行,机器几乎感觉不到负担。这就是一个整天开着的工具,和一个只在特殊场合才打开的工具之间的区别。

如何检查你的Mac是否有神经网络引擎

在Mac上,神经网络引擎随M1芯片一同出现。所以问题实际上是你的Mac是否搭载Apple芯片,而macOS在一个窗口里就能告诉你。

  1. 点按屏幕角落的苹果菜单。
  2. 选取“关于本机”。
  3. 查看打开的窗口。搭载Apple芯片的Mac会显示一个标有“芯片”的项目,后面是芯片的名称。
  4. 如果你看到标有“处理器”的项目,后面是Intel处理器的名称,那么这台Mac搭载的是Intel处理器,没有神经网络引擎。

Mac是什么时候有神经网络引擎的?

神经网络引擎最早出现在iPhone上。Apple称,第一代随iPhone X中的A11芯片于2017年推出。之后它随A12芯片来到iPad,随M1芯片来到Mac。

Apple列出的搭载Apple芯片的Mac电脑包括:2020年的M1 MacBook Air及2022年或之后的所有MacBook Air,2020年的13英寸M1 MacBook Pro及2021年或之后的所有MacBook Pro,2020年或之后的Mac mini,2021年或之后的iMac,2022年或之后的Mac Studio,以及2023年的Mac Pro。那些年份里仍有一些Intel机型在售,所以请查看“关于本机”,而不要只看年份。

为什么有些App使用神经网络引擎,有些不用?

App不会直接与神经网络引擎打交道。它把模型交给Apple的机器学习框架Core ML,而Apple称Core ML会把CPU、GPU和神经网络引擎结合起来,为设备制定最有效的执行方案。模型中不适合神经网络引擎的部分会在其他地方运行。

模型的写法决定了它有多少部分落在神经网络引擎上。在一个公开的示例中,Apple工程师为神经网络引擎重构了一个文本模型,并报告称它在iPhone 13上比未优化的版本最多快10倍,峰值内存占用少14倍。正因为如此,同一个模型在一个App里可能很快,在另一个App里却很慢。

大家常问的问题。

神经网络引擎对听写有什么作用?

它以极低的功耗实时运行语音识别模型,所以本地听写工具可以持续转写,而不会让机器发热或耗尽电池。这就是本地听写在Apple芯片上用起来毫不费力、在较旧的Mac上却很迟缓的原因。

本地听写需要Apple芯片吗?

想要用得顺手,是的。技术上模型可以在Intel CPU上运行,但很慢。出于这个原因,大多数设备端Mac听写工具都要求M1或更新机型。

我的Mac有神经网络引擎吗?

如果搭载Apple芯片,就有。选取“苹果菜单 → 关于本机”:标有“芯片”的一行表示Apple芯片,标有“处理器”且后面是Intel名称的一行表示没有神经网络引擎。

Apple神经网络引擎是什么时候推出的?

Apple称,第一个神经网络引擎于2017年作为iPhone X中A11芯片的一部分推出。它随M1芯片来到Mac。

神经网络引擎和GPU是一回事吗?

不是。它们是Apple芯片中相互独立的部分。Core ML可以把一个模型分配到CPU、GPU和神经网络引擎上运行。

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