本文轉(zhuǎn)自：河北人工智能計(jì)算中心

在當(dāng)今快速發(fā)展的人工智能領(lǐng)域，算力成為決定模型訓(xùn)練與推理速度的關(guān)鍵因素之一。為了提高計(jì)算效率，不同精度的數(shù)據(jù)類型應(yīng)運(yùn)而生，包括FP64、FP32、FP16、TF32、BF16、int8以及混合精度等。本文將淺顯易懂地介紹這些精度計(jì)算方式及其差別。

什么是精度？

精度，是數(shù)據(jù)表示的一個(gè)重要參數(shù)，它決定了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，精度通常與數(shù)值表示的位數(shù)有關(guān)。對(duì)于浮點(diǎn)數(shù)，精度取決于浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)方式，即占用的比特?cái)?shù)（bits）越多，精度越高。

為了更直觀的理解，舉個(gè)例子：假設(shè)你每秒鐘賺到的錢是1塊錢，那一個(gè)月的收入是1*60*60*24*30=216000，如果每秒鐘賺到1塊1呢，那一個(gè)月的收入是237600，就一個(gè)1毛錢的小數(shù)點(diǎn)，讓你月收入少了1萬多，這就是精度不同導(dǎo)致的差異。

另外一個(gè)典型的例子是π，常用3.14表示，但是如果要更高精度，小數(shù)點(diǎn)后面可以有無數(shù)位。

為什么需要不同的精度？

為什么要有這么多精度，因?yàn)槌杀竞蜏?zhǔn)確度。

都知道精度高肯定更準(zhǔn)確，但是也會(huì)帶來更高的計(jì)算和存儲(chǔ)成本。較低的精度會(huì)降低計(jì)算精度，但可以提高計(jì)算效率和性能。所以多種不同精度，可以讓你在不同情況下選擇最適合的一種。在人工智能領(lǐng)域，不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)精度的需求各不相同。例如，在深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練中，需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，如果精度過高，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量巨大，訓(xùn)練時(shí)間延長(zhǎng)；而如果精度過低，則可能影響模型的準(zhǔn)確性。因此，為了在保證準(zhǔn)確性的前提下提高計(jì)算效率，就需要使用不同的精度。

精度分類及對(duì)比算力精度指的是計(jì)算過程中使用的數(shù)值精度。分為浮點(diǎn)計(jì)算（半精度、單精度、雙精度）和整型計(jì)算，不同精度的運(yùn)算代表了在計(jì)算中使用不同的位數(shù)，影響了計(jì)算速度、精度和能耗。

FP64

雙精度浮點(diǎn)數(shù)，占用64位空間。常用于大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算、工程計(jì)算、金融分析等對(duì)高精度有嚴(yán)格要求的算法領(lǐng)域。

FP32

單精度浮點(diǎn)數(shù)，占據(jù)32位空間。相較于雙精度浮點(diǎn)數(shù)，其存儲(chǔ)空間較小，精度也略低，一般應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、圖形渲染、深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練和推理等。在大多數(shù)通用計(jì)算任務(wù)和科學(xué)計(jì)算中，F(xiàn)P32被廣泛使用。它在性能與精度之間提供了較好的平衡，適合需要較高精度的計(jì)算任務(wù)。

FP16

半精度浮點(diǎn)數(shù)，僅占用16位空間。存儲(chǔ)空間大幅減小，精度進(jìn)一步降低，通常在模型訓(xùn)練過程中用于參數(shù)和梯度的計(jì)算，應(yīng)用于深度學(xué)習(xí)推理、圖形渲染、某些嵌入式系統(tǒng)等，特別是在需要減少內(nèi)存和計(jì)算資源消耗時(shí)。

TF32

一種由NVIDIA引入的用于深度學(xué)習(xí)計(jì)算的格式，是使用 Tensor Core 的中間計(jì)算格式，它在內(nèi)部使用FP32進(jìn)行計(jì)算，但在存儲(chǔ)和通信時(shí)使用FP16。

INT8

是8位整數(shù)運(yùn)算，通常用于量化后的深度學(xué)習(xí)模型推理。INT8的表示范圍進(jìn)一步縮小，但其計(jì)算速度非?？?，且能顯著降低能耗和內(nèi)存占用，廣泛應(yīng)用于需要高效能效比的應(yīng)用場(chǎng)景，如邊緣計(jì)算、車輛和移動(dòng)設(shè)備上的AI推理。

在人工智能模型訓(xùn)練和推理中，根據(jù)模型的復(fù)雜度和性能要求，選擇合適的算力精度。例如，如果您的模型對(duì)精度要求不高，那么可以使用半精度（FP16）或單精度（FP32）浮點(diǎn)計(jì)算，以加快計(jì)算速度；如果精度要求非常高，那么可能需要使用雙精度（FP64）浮點(diǎn)計(jì)算。