Вести

Како су шejдери променили свет: од гејминга до вештачке интелигенције

У раној ери компјутерских игара, сваки нови наслов деловао је као визуелна револуција. Графика је напредовала муњевитом брзином, али тек са увођењем шејдера догодио се прави пробој. Првобитно створени ради лепших ефеката, шejдери су на крају редефинисали саму суштину дигиталних технологија – од архитектуре графичких карти до настанка вештачке интелигенције.

Шejдери су покренули прелазак са фиксних графичких акцелератора на програмабилне графичке процесоре, поставивши темеље за рачунање на GPU-у.

Ера фиксног конвејера: лепо али ограничено

Деведесетих година, графичке картице биле су уређаји са унапред дефинисаним функцијама. Познате као графички акцелератори, нудиле су стабилне перформансе, али су озбиљно ограничавале креативност програмера.

Игре су добијале визуелни сјај готово без напора — довољно је било активирати фабрички уграђене ефекте. Али сваки покушај да се изађе из тих оквира наилазио је на технолошку баријеру коју није било могуће лако заобићи.

Пробој: програмабилни шejдери

Решење је понудио Шејмус Блекли — физичар по образовању, гејм-девелопер по позиву и случајно филмски радник. Он је предложио увођење шејдера у DirectX: малих програма који дефинишу начин на који површине реагују на светлост. То је донело фотореализам у реалном времену.

Идеја је преузета од Pixar-а, чији су анимирани филмови већ тада одушевљавали публику реалистичном графиком.

Проблем је био у томе што GPU-ови тог доба нису могли да извршавају произвољан код. Цела архитектура је морала бити редизајнирана. Блекли је прво убедио Microsoft, а затим и NVIDIA — будућност је у програмабилном хардверу.

GeForce 3 и рађање GPU-а

Године 2000. појавио се DirectX 8 са подршком за шејдере, а затим и GeForce 3 — прва графичка картица са програмабилним конвејером. Тако је започела ера графичких процесора.

Фиксни акцелератори постали су прошлост, а компаније које нису успеле да се прилагоде — као што су 3dfx и Matrox — нестале су са технолошке мапе.

Овај технолошки скок омогућио је настанак култних наслова као што су Half-Life 2, Doom 3 и Crysis, који су искористили моћ шејдера до крајњих граница.

Зашто GPU побеђује CPU?

Централни процесори (CPU) обрађују задатке секвенцијално. Иако подржавају више задатака, они се у суштини пребацују између њих, стварајући илузију паралелизма. GPU, с друге стране, има масивно паралелну архитектуру. Његов SIMD дизајн омогућава обраду хиљада токова истовремено.

Због тога је GPU не само идеалан за графику, већ и за било коју обраду података која захтева паралелизам.

Настанак GPGPU: општа намена за графичке процесоре

Када је постало јасно да GPU може бити бржи од CPU-а у многим задацима, научници су почели да га користе у сврхе које немају везе са играма. Тако је настала парадигма GPGPU — општа намена за рачунање на графичким процесорима.

Пројекат BrookGPU са Станфорда показао је да GPU може бити до 7 пута бржи од CPU-а у задацима као што су сегментација слика и трасирање зрака.

NVIDIA је препознала овај потенцијал и запослила водећег девелопера пројекта. Под његовим вођством, 2006. године појавила се платформа CUDA — алат који омогућава покретање било ког кода на GPU-у. Ово је била револуција.

GPU ван гејминга: вештачка интелигенција, блокчејн, роботи

Са појавом CUDA-е, GPU је постао срце модерне обраде података. Користи се у мајнингу криптовалута, дубоком машинском учењу, роботици и науци. Потражња је експлодирала, а NVIDIA је постала трилионска компанија.

Савремене графичке картице садрже RT-језгра за трасирање зрака и тензорска језгра за рад са неуронским мрежама. GPU више није само играчка — то је суперрачунар у џепу.

Некада смо куповали GPU ради боље графике. Данас их купујемо да бисмо покретали вештачку интелигенцију.

Поново ка специјализованом хардверу?

Иронија је у томе што се, након ере универзалних GPU-ова, индустрија поново окреће специјализованим блоковима. RTX-картице данас комбинују општу намену и посебне алгоритме за одређене задатке.

Хоће ли овај приступ остати одржив или ће довести до нових ограничења — остаје да се види. Али једно је сигурно: шејдери су били почетак технолошке револуције која је променила дигитални свет.

Некада су шејдери оживљавали пикселе. Данас покрећу неуронске мреже, аутопилоте и интелигентне машине.