Vesti

Kako su šejderi promenili svet: od gejminga do veštačke inteligencije

U ranoj eri kompjuterskih igara, svaki novi naslov delovao je kao vizuelna revolucija. Grafika je napredovala velikom brzinom, ali tek sa uvođenjem šejdera desio se pravi proboj. Prvobitno zamišljeni radi lepših efekata, šejderi su na kraju redefinisali samu suštinu digitalnih tehnologija – od arhitekture grafičkih karti do pojave veštačke inteligencije.

Šejderi su pokrenuli prelazak sa fiksnih grafičkih akceleratora na programabilne grafičke procesore, postavivši temelje za računanje na GPU-u.

Era fiksnog konvejera: lepo ali ograničeno

Devedesetih godina, grafičke karte bile su uređaji sa unapred definisanim funkcijama. Poznate kao grafički akceleratori, nudile su stabilne performanse, ali su ozbiljno ograničavale kreativnost programera.

Igre su dobijale vizuelni sjaj gotovo bez napora — dovoljno je bilo aktivirati fabrički ugrađene efekte. Ali svaki pokušaj da se izađe iz tih okvira nailazio je na tehnološku barijeru koju nije bilo lako zaobići.

Proboj: programabilni šejderi

Rešenje je ponudio Šejmus Blejkli — fizičar po obrazovanju, gejm-developer po pozivu i slučajno filmski radnik. On je predložio uvođenje šejdera u DirectX: malih programa koji definišu način na koji površine reaguju na svetlost. To je donelo fotorealizam u realnom vremenu.

Ideja je preuzeta od Pixar-a, čiji su animirani filmovi već tada oduševljavali publiku realističnom grafikom.

Problem je bio u tome što GPU-ovi tog doba nisu mogli da izvršavaju proizvoljan kod. Cela arhitektura morala je biti redizajnirana. Blejkli je prvo ubedio Microsoft, a zatim i NVIDIA — budućnost je u programabilnom hardveru.

GeForce 3 i rađanje GPU-a

Godine 2000. pojavio se DirectX 8 sa podrškom za šejdere, a zatim i GeForce 3 — prva grafička karta sa programabilnim konvejerom. Tako je započela era grafičkih procesora.

Fiksni akceleratori postali su prošlost, a kompanije koje nisu uspele da se prilagode — kao što su 3dfx i Matrox — nestale su sa tehnološke mape.

Ovaj tehnološki skok omogućio je nastanak kultnih naslova kao što su Half-Life 2, Doom 3 i Crysis, koji su iskoristili moć šejdera do krajnjih granica.

Zašto GPU pobeđuje CPU?

Centralni procesori (CPU) obrađuju zadatke sekvencijalno. Iako podržavaju više zadataka, oni se u suštini prebacuju između njih, stvarajući iluziju paralelizma. GPU, s druge strane, ima masovno paralelnu arhitekturu. Njegov SIMD dizajn omogućava obradu hiljada tokova istovremeno.

Zbog toga je GPU ne samo idealan za grafiku, već i za bilo koju obradu podataka koja zahteva paralelizam.

Nastanak GPGPU: opšta namena za grafičke procesore

Kada je postalo jasno da GPU može biti brži od CPU-a u mnogim zadacima, naučnici su počeli da ga koriste u svrhe koje nemaju veze sa igrama. Tako je nastala paradigma GPGPU — opšta namena za računanje na grafičkim procesorima.

Projekat BrookGPU sa Stenforda pokazao je da GPU može biti do 7 puta brži od CPU-a u zadacima kao što su segmentacija slika i trasiranje zraka.

NVIDIA je prepoznala ovaj potencijal i zaposlila vodećeg developera projekta. Pod njegovim vođstvom, 2006. godine pojavila se platforma CUDA — alat koji omogućava pokretanje bilo kog koda na GPU-u. Ovo je bila revolucija.

GPU van gejminga: veštačka inteligencija, blokčejn, roboti

Sa pojavom CUDA-e, GPU je postao srce moderne obrade podataka. Koristi se u majningu kriptovaluta, dubokom mašinskom učenju, robotici i nauci. Potražnja je eksplodirala, a NVIDIA je postala trilionska kompanija.

Savremene grafičke karte sadrže RT-jezgra za trasiranje zraka i tenzorska jezgra za rad sa neuronskim mrežama. GPU više nije samo igračka — to je superračunar u džepu.

Nekada smo kupovali GPU radi bolje grafike. Danas ih kupujemo da bismo pokretali veštačku inteligenciju.

Ponovo ka specijalizovanom hardveru?

Ironija je u tome što se, nakon ere univerzalnih GPU-ova, industrija ponovo okreće specijalizovanim blokovima. RTX-karte danas kombinuju opštu namenu i posebne algoritme za određene zadatke.

Da li će ovaj pristup ostati održiv ili će dovesti do novih ograničenja — ostaje da se vidi. Ali jedno je sigurno: šejderi su bili početak tehnološke revolucije koja je promenila digitalni svet.

Nekada su šejderi oživljavali piksele. Danas pokreću neuronske mreže, autopilote i inteligentne mašine.