マイクロソフト、WindowsにArmベースのAIチップのサポートを導入

本日Build 2022にて、MicrosoftはProject Volterraを発表しました。これは、QualcommのSnapdragonプラットフォームを搭載したデバイスで、開発者がQualcommの新しいNeural Processing SDK for Windowsツールキットを介して「AIシナリオ」を探索できるように設計されています。このハードウェアは、Windowsにおけるニューラル・プロセッシング・ユニット（NPU）、つまりAIおよび機械学習特有のワークロード向けにカスタマイズされた専用チップのサポートとともに提供されます。

AI処理を高速化し、バッテリーへの負担を軽減する専用AIチップは、スマートフォンなどのモバイルデバイスで普及が進んでいます。しかし、AIを活用した画像アップスケーラーなどのアプリが普及するにつれ、メーカー各社はこうしたチップをノートPCのラインナップに追加しています。例えば、M1 MacにはAppleのNeural Engineが搭載され、MicrosoftのSurface Pro XにはQualcommと共同開発されたSQ1が搭載されています。IntelはかつてWindows PC向けのAIチップソリューションを提供する意向を示していましたが、iOSとAndroidのおかげでAI搭載Armアプリのエコシステムが確立されているため、Project Volterraは既存の技術を再利用するのではなく、既存の技術を活用しようとする試みと言えるでしょう。

マイクロソフトがクアルコムと提携してAI開発者向けハードウェアを発売するのは今回が初めてではありません。2018年には、両社は共同でVision Intelligence Platformを発表しました。このプラットフォームは、マイクロソフトのAzure MLおよびAzure IoT Edgeサービスを介して実行されるコンピュータービジョンアルゴリズムを「完全に統合された」形でサポートするものです。Project Volterraは、クアルコムによるWindows on Armライセンスの独占契約の終了が報じられた後も、4年が経過した現在もマイクロソフトとクアルコムがこの分野で協力関係を維持していることを示しています。

「Windows向けのオープンなハードウェアエコシステムは、開発者にさらなる柔軟性と選択肢を提供し、幅広いシナリオに対応できる能力を提供すると考えています」と、マイクロソフトのWindowsおよびデバイス担当最高製品責任者であるパノス・パナイ氏はブログ投稿で述べています。「そのため、私たちは常にプラットフォームを進化させ、新しく出現するハードウェアプラットフォームやテクノロジーをサポートしています。」

マイクロソフトは、今年後半にリリース予定のProject Volterraに、「クラス最高」のAIコンピューティング能力と効率性を備えたニューラルプロセッサを搭載すると（やや誇張気味に）述べています。メインチップはQualcomm製のArmベースで、開発者はVisual Studio、VSCode、Microsoft Office、Teamsなどのツールと連携して、Armネイティブアプリの開発とテストが可能になります。

Project Volterraは、MicrosoftによるArmネイティブアプリ向けの「エンドツーエンド」開発ツールチェーンの先駆けであり、Visual Studio 2022、VSCode、Visual C++、.NET 6、Windows Terminal、Java、Windows Subsystem for Linux、そしてWindows Subsystem for Android（Androidアプリの実行用）を網羅します。各コンポーネントのプレビューは今後数週間以内に展開開始され、Python、Node.js、Git、LLVMなど、Armをネイティブにターゲットとするオープンソースプロジェクトも追加される予定です。

Windows向けNeural Processing SDKツールキットについて、パナイ氏は、開発者がSnapdragonハードウェアを搭載したWindowsデバイス上でディープニューラルネットワークのパフォーマンスを実行、デバッグ、分析できるようになり、さらにアプリやその他のコードにネットワークを統合できるようになると述べました。Neural Processing SDKツールキットを補完するのが、新たにリリースされたQualcomm Neural Processing SDK for Windowsです。このSDKは、SnapdragonベースのWindowsデバイス上でAIモデルを変換・実行するためのツールに加え、電力とパフォーマンスのプロファイルが異なるプロセッサコアをターゲットとするAPIも提供します。

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Qualcommの新しいツールは、Project Volterra以外のデバイス、特にQualcommが最近発表したSnapdragon 8cx Gen 3システムオンチップ（SoC）を搭載したノートパソコンにメリットをもたらします。AppleのArmベースのシリコンに対抗するために設計されたSnapdragon 8cx Gen 3は、写真や動画にAI処理を適用できるAIアクセラレータ「Hexagonプロセッサ」を搭載しています。

「Qualcomm Neural Processing SDK for Windowsは、Project Volterra（提供開始予定）と組み合わせることで、Snapdragonコンピューティングプラットフォームの一部であるQualcomm AI Engineの強力で効率的なパフォーマンスを活用し、Windowsエクスペリエンスの向上と新たな体験を実現します」と、Qualcommの広報担当者はTechCrunchへのメールで述べた。「Qualcomm AI Engine」とは、最上位のSnapdragonシステムオンチップに搭載されているCPU、GPU、デジタル信号プロセッサ（Hexagonなど）のAI処理能力を組み合わせたものを指す。

Project Volterraには、ハイブリッドループと呼ばれるクラウドコンポーネントも存在します。Microsoftはこれを、クラウドとエッジにまたがるAIアプリを構築するための「クロスプラットフォーム開発パターン」と表現しています。開発者がAIアプリをAzureで実行するかローカルクライアントで実行するかをランタイム時に決定できるという考え方です。また、ハイブリッドループは、開発者がさらなる柔軟性を必要とする場合、クライアントとクラウド間で負荷を動的にシフトする機能も提供します。

パナイ氏によると、ハイブリッド ループは、Azure Machine Learning のプロトタイプ「AI ツールチェーン」と、フレームワーク、オペレーティング システム、ハードウェア全体で AI を高速化することを目的としたオープン ソース プロジェクトである ONNX ランタイムの新しい Azure 実行プロバイダーを通じて公開される予定です。

「AIを活用した魔法のような体験には、従来のCPUとGPUだけでは到底及ばない、膨大な処理能力がますます必要になります。しかし、NPUのような新しいシリコンは、主要なAIワークロードの処理能力をさらに拡張します」とパナイ氏は述べています。「私たちの新たなハイブリッドコンピューティングとAIのモデルは、NPU対応デバイスと相まって、開発者が驚異的なパワーを活用して野心的なアプリを開発するための新たなプラットフォームを実現します。…ネイティブArm64 Visual Studio、.NETサポート、そして今年後半にリリース予定のProject Volterraなど、開発者がこの取り組みの第一歩を踏み出すための新たなツールをリリースしていきます。」