L'impact du edge computing sur les services d'IA
Explorer comment l'informatique en périphérie transforme les applis IA dans le Metaverse.
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Table des matières
- Comprendre les Modèles de base préentraînés
- Importance de l'intelligence de périphérie
- Mise en cache et gestion des ressources
- Défis de la mise en cache des modèles
- Cadre de mise en cache et d'inférence
- Applications des MBP dans le Metavers
- Demandes et objectifs dynamiques des utilisateurs
- Avantages des algorithmes sensibles au contexte
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
L'informatique en périphérie, c'est une approche qui rapproche la puissance de calcul de l'endroit où les données sont générées et utilisées. Ça aide à améliorer les temps de réponse et à réduire le besoin que les données voyagent sur de longues distances jusqu'aux centres de données centralisés. Dans le monde des appareils mobiles, l'informatique en périphérie permet un traitement plus rapide des données, ce qui est essentiel pour les services nécessitant une interaction en temps réel.
Avec les avancées en intelligence artificielle (IA), les appareils mobiles peuvent maintenant utiliser des modèles sophistiqués pour fournir divers services. Une des Applications majeures se trouve dans le Metavers, un monde virtuel qui combine la réalité augmentée et la réalité virtuelle, où les utilisateurs peuvent interagir avec du contenu numérique en temps réel. L'IA joue un rôle clé dans la création d'une expérience riche et immersive dans le Metavers.
Comprendre les Modèles de base préentraînés
Les modèles de base préentraînés (MBP) sont de grands modèles d'IA qui ont été formés sur d'énormes ensembles de données. Ces modèles peuvent effectuer une variété de tâches et peuvent être ajustés pour des applications spécifiques. Les MBP incluent des modèles de langage, capables de comprendre et de générer du texte, des modèles visuels qui gèrent les images, et des modèles multimodaux qui peuvent traiter à la fois du texte et des images.
L'avantage d'utiliser des MBP, c'est qu'ils peuvent réduire de manière significative les ressources et le temps nécessaires au développement d'applications d'IA. Comme ils ont déjà été entraînés sur de grandes quantités de données, ils peuvent être adaptés à de nouvelles tâches avec moins d'effort. Par exemple, un modèle de langage comme GPT-3 peut tenir une conversation, répondre à des questions ou générer du contenu écrit basé sur des invites utilisateur.
Importance de l'intelligence de périphérie
L'intelligence de périphérie fait référence au déploiement de modèles d'IA à la périphérie des réseaux, ou plus près de l'endroit où les données sont générées. Ce système permet un traitement plus rapide et une latence plus faible, ce qui est crucial pour des applications comme la conduite autonome et les jeux interactifs dans le Metavers. En utilisant des serveurs de périphérie, les appareils mobiles peuvent alléger leurs besoins en traitement et accéder à des services d'IA sans subir de délais.
Cependant, déployer des MBP sur des serveurs de périphérie pose des défis. Ces modèles nécessitent des ressources de calcul significatives, et les serveurs de périphérie ont souvent une capacité limitée. Par conséquent, gérer comment ces modèles sont chargés, exécutés et mis en cache devient essentiel pour assurer une livraison de service efficace et efficiente.
Mise en cache et gestion des ressources
La mise en cache consiste à stocker des données fréquemment utilisées dans une zone de stockage temporaire pour un accès rapide. Dans le contexte des MBP, la mise en cache fait référence à l'enregistrement de modèles entraînés sur des serveurs de périphérie pour qu'ils puissent être accessibles sans délai. Ça aide à minimiser le besoin pour les appareils mobiles de se connecter à des serveurs cloud pour chaque requête.
Pour gérer efficacement les ressources, les serveurs de périphérie doivent prendre en compte plusieurs facteurs :
Taille des modèles : Les modèles plus grands consomment plus de mémoire et de puissance de traitement. Les serveurs de périphérie doivent trouver un équilibre entre avoir suffisamment de modèles mis en cache pour répondre aux demandes des utilisateurs et s'assurer qu'ils ne dépassent pas leurs limites de ressources.
Fréquence d'utilisation : Certains modèles peuvent être utilisés plus fréquemment que d'autres. Prioriser ces modèles pour la mise en cache peut améliorer l'efficacité.
Latence : Le temps que prend un modèle pour répondre à une requête est crucial, surtout pour les applications nécessitant un retour instantané. Les serveurs de périphérie doivent optimiser leurs stratégies de mise en cache pour minimiser la latence.
Précision : S'assurer que les modèles fournissent des réponses précises est essentiel pour la satisfaction des utilisateurs. Les modèles mis en cache doivent être évalués en fonction de leurs performances pour maintenir une haute qualité de service.
Défis de la mise en cache des modèles
Quand il s'agit de mettre en cache des modèles pour des services d'IA mobiles, plusieurs défis se posent :
Demandes dynamiques : Le nombre et le type de demandes peuvent changer rapidement. Les serveurs de périphérie doivent s'adapter à ces demandes variées sans surcharger leurs ressources.
Ressources limitées : Les serveurs de périphérie ont généralement moins de stockage et de puissance de traitement par rapport aux serveurs cloud. Trouver des moyens d'utiliser efficacement ces ressources limitées est un défi clé.
Apprentissage en contexte : Certains modèles, comme GPT-3, peuvent apprendre à partir du contexte ou des exemples fournis pendant les interactions. Cet apprentissage continu nécessite une gestion soignée des contextes les plus pertinents pour maintenir de bonnes performances des modèles.
Cadre de mise en cache et d'inférence
Pour servir efficacement les MBP dans l'intelligence de périphérie pour le Metavers, un cadre de mise en cache et d'inférence conjointe est proposé. Ce cadre permet une meilleure gestion des ressources, facilitant le chargement et l'exécution rapides des modèles à mesure que les demandes des utilisateurs fluctuent.
Configuration de mise en cache des modèles
Un système de mise en cache bien configuré prend en compte plusieurs éléments cruciaux :
Fréquence d'utilisation : Surveiller quels modèles sont les plus souvent accessibles permet aux serveurs de périphérie de prioriser ces modèles dans leur cache.
Tailles des modèles : Comprendre les besoins en ressources de chaque modèle aide à prévenir la surcharge sur les serveurs de périphérie.
Vitesse et précision : Évaluer la rapidité et la précision avec lesquelles les modèles peuvent répondre aux demandes garantit que les utilisateurs reçoivent un service efficace.
Stratégies de mise en cache et d'éviction
Les modèles peuvent être mis en cache de différentes manières pour optimiser les performances :
Mise en cache passive : Les modèles sont chargés en fonction des données historiques et des modèles d'utilisation. Ils ne sont supprimés que lorsque la mémoire est insuffisante.
Mise en cache active : Les serveurs de périphérie prédisent quels modèles seront bientôt nécessaires et les chargent à l'avance. Cela nécessite des algorithmes capables de faire des prédictions précises sur les demandes futures.
Mise en cache partielle : Plutôt que de charger un modèle entier, les serveurs de périphérie peuvent ne charger que certaines parties. Cette approche peut être bénéfique lorsque les ressources mémoire sont limitées ou lorsqu'un accès immédiat à certaines fonctionnalités du modèle est nécessaire.
Applications des MBP dans le Metavers
Les MBP peuvent améliorer divers aspects du Metavers, notamment :
Conduite autonome : Les modèles d'IA peuvent prendre des décisions en temps réel basées sur les conditions de circulation et d'autres données, améliorant la sécurité et l'efficacité.
Jumeaux numériques : La simulation d'objets ou de systèmes réels permet une meilleure compréhension et gestion des environnements complexes.
Communication sémantique : Ce concept permet aux appareils de partager des informations de manière plus significative, optimisant les interactions dans le Metavers.
Contenu généré par l'IA (CGA) : L'IA peut créer des expériences numériques qui semblent plus humaines, renforçant l'engagement des utilisateurs dans le Metavers.
Demandes et objectifs dynamiques des utilisateurs
Les défis de la fourniture des MBP sont accentués par la nature des demandes des utilisateurs, qui peuvent changer en termes d'urgence et de précision requise. Les serveurs de périphérie doivent équilibrer efficacement ces besoins tout en gérant des ressources limitées. En développant des modèles de prédiction intelligents et des algorithmes de mise en cache, les serveurs de périphérie peuvent améliorer leur livraison de services et répondre aux attentes des utilisateurs.
Avantages des algorithmes sensibles au contexte
Utiliser des algorithmes sensibles au contexte peut mener à des stratégies de mise en cache et d'inférence plus efficaces. En comprenant les relations entre les demandes des utilisateurs et les performances des modèles, ces algorithmes peuvent allouer les ressources de manière plus intelligente. De plus, ils peuvent aider les serveurs de périphérie à identifier quels modèles sont les plus pertinents en fonction des interactions récentes, améliorant ainsi la qualité du service.
Conclusion
L'informatique en périphérie révolutionne la façon dont les services d'IA sont livrés, particulièrement dans le contexte du Metavers. En déployant des modèles de base préentraînés à la périphérie, les utilisateurs peuvent profiter de services à faible latence qui sont personnalisés et réactifs. Cependant, pour y parvenir efficacement, il est crucial de se concentrer sur les stratégies de mise en cache, la gestion des ressources et l'adaptation aux besoins dynamiques des utilisateurs.
Investir dans des algorithmes avancés et des cadres permettra aux services d'IA mobiles de prospérer dans ce paysage en évolution, améliorant finalement l'expérience utilisateur dans le Metavers.
Titre: Sparks of GPTs in Edge Intelligence for Metaverse: Caching and Inference for Mobile AIGC Services
Résumé: Aiming at achieving artificial general intelligence (AGI) for Metaverse, pretrained foundation models (PFMs), e.g., generative pretrained transformers (GPTs), can effectively provide various AI services, such as autonomous driving, digital twins, and AI-generated content (AIGC) for extended reality. With the advantages of low latency and privacy-preserving, serving PFMs of mobile AI services in edge intelligence is a viable solution for caching and executing PFMs on edge servers with limited computing resources and GPU memory. However, PFMs typically consist of billions of parameters that are computation and memory-intensive for edge servers during loading and execution. In this article, we investigate edge PFM serving problems for mobile AIGC services of Metaverse. First, we introduce the fundamentals of PFMs and discuss their characteristic fine-tuning and inference methods in edge intelligence. Then, we propose a novel framework of joint model caching and inference for managing models and allocating resources to satisfy users' requests efficiently. Furthermore, considering the in-context learning ability of PFMs, we propose a new metric to evaluate the freshness and relevance between examples in demonstrations and executing tasks, namely the Age of Context (AoC). Finally, we propose a least context algorithm for managing cached models at edge servers by balancing the tradeoff among latency, energy consumption, and accuracy.
Auteurs: Minrui Xu, Dusit Niyato, Hongliang Zhang, Jiawen Kang, Zehui Xiong, Shiwen Mao, Zhu Han
Dernière mise à jour: 2023-04-28 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2304.08782
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.08782
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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