【第40話】AIの“頭脳”を支える「TPU」とは？ディープラーニング専用チップのしくみと役割

AIが“考える”場所──TPUとは何か

「AIって、どこで“考えて”いるんだろう？」
そんなふうに思ったことはありませんか。スマートフォンの音声アシスタントや、ネット上で見かける画像生成ツールなどが、一瞬で答えを出したり絵を描いたりできるのは、その裏側で非常に多くの計算が行われているからです。そして、その計算処理を担っているのが「TPU」と呼ばれる特別な装置です。少し無機質な名前ですが、このTPUこそが、現代のAI技術を支える“頭脳”とも言える存在なのです。

なぜTPUが必要なの？ディープラーニングとの関係

TPUとは、「Tensor Processing Unit（テンソル・プロセッシング・ユニット）」の略称で、Googleによって開発されたAI専用の計算チップです。もともとコンピュータにはCPUという“司令塔”がありますし、映像処理に強いGPUというチップも広く使われています。しかし、AI、とくにディープラーニングと呼ばれる分野では、それらでも処理しきれないほど複雑で大量な計算が必要になることがあります。そこで登場したのが、このTPUです。

ディープラーニングでは、大量のデータを何度も繰り返し計算して学習モデルを作り上げていきます。その際に扱う「テンソル」という数学的なデータ構造――これは数字を表にしたものや、それよりもっと複雑な形――を効率よく処理するために設計されているのがTPUなのです。たとえるなら、AI専用に作られた“筋トレマシン”のようなもの。普通のパソコンでは何日もかかるような学習作業も、TPUなら数時間で終わることがあります。

私たちの日常にも活躍中──TPUの使われ方と課題

たとえば、自動翻訳や画像認識など、高度なAIサービスには非常に多くの計算能力が求められます。それは、人間にたとえるなら、大量の辞書を一瞬で引いて意味を理解し、それを自然な文章としてまとめるような作業です。しかも、それをリアルタイムで行う必要があります。こうしたスピードと正確さは、人間には難しくても、TPUなら可能です。まさにこのために生まれた専用マシンと言えるでしょう。

ただし、どんな技術にも課題はあります。TPUは非常に高性能ですが、そのぶん導入コストも高く、使いこなすには専門的な知識が必要です。また、Google独自の技術なので、一部のクラウド環境でしか利用できないという制限もあります。それでも、多くの企業や研究者たちがTPUを選ぶ理由は、それだけ得られる効果や価値が大きいからなのです。

これからも進化するAIと、それを支えるTPU

これからさらに進化していくAI。その舞台裏では、人目につかないところでこうした専用チップたちが休むことなく働いています。私たちの日常生活が少しずつ便利になっていく背景には、人間では追いつけないスピードで学び続ける機械たちの存在があります。そして、その力強いエンジンとして活躍しているTPUという存在――この記事を通じて少しでも親しみや関心を持っていただけたなら嬉しく思います。

次回は、私たちの日常にも知らず知らず入り込んでいる「クラウドAI」についてご紹介します。気づかないうちに、あなたもすでにその恩恵を受けているかもしれません。