افت عجیب ۸۰ درصدی سرعت لپ‌تاپ هوش مصنوعی انویدیا در لینوکس؛ وقتی اتصال به شارژر دستگاه را کندتر می‌کند

همه ما می‌دانیم که اتصال لپ‌تاپ به شارژر قرار است سرعت آن را افزایش دهد، اما آزمایش‌های جدید روی یک لپ‌تاپ مجهز به سخت‌افزار انویدیا نتیجه کاملاً معکوسی را نشان داده است؛ به‌طوری که توان پردازشی هوش مصنوعی این دستگاه در زمان اجرای لینوکس و اتصال به برق، نزدیک به ۸۰ درصد سقوط می‌کند.

این کشف غافلگیرکننده توسط تیم MindStudio انجام شده است که لپ‌تاپ MSI Prestige N16 Flip AI+ مجهز به پلتفرم RTX Spark انویدیا را مورد آزمایش قرار دادند. هدف این تیم بررسی این موضوع بود که آیا سیستم‌عامل لینوکس می‌تواند بدون فدا کردن توان پردازشی موجود در ویندوز، روی این دستگاه اجرا شود یا خیر.

پاسخ مثبت بود، اما یک نکته عجیب و بزرگ وجود داشت. هنگام اجرای مدل زبانی GPT-OSS-120B شرکت OpenAI، این لپ‌تاپ در سیستم‌عامل ویندوز سرعتی معادل ۶۵.۴ توکن بر ثانیه ثبت کرد. بااین‌حال، اجرای مستقیم لینوکس روی همین سخت‌افزار در حالت متصل به شارژر، این عدد را به تنها ۱۳.۹ توکن بر ثانیه رساند.

این یعنی صرفاً با تغییر سیستم‌عامل، شاهد افت نزدیک به ۷۹ درصدی عملکرد هوش مصنوعی هستیم. اما عجیب‌تر اینکه جدا کردن لپ‌تاپ از شارژر، بخش بزرگی از این توان ازدست‌رفته را بازگرداند.

مشکل عجیب لپ‌تاپ هوش مصنوعی انویدیا

پلتفرم RTX Spark انویدیا با هدف آوردن قابلیت‌های قدرتمند هوش مصنوعی به لپ‌تاپ‌ها طراحی شده است. لپ‌تاپ MSI که توسط تیم MindStudio آزمایش شد، از حداکثر ۱۲۸ گیگابایت حافظه یکپارچه پشتیبانی می‌کند و به کاربران اجازه می‌دهد مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی را بدون وابستگی به سرویس‌های ابری، مستقیماً روی دستگاه خود اجرا کنند.

بااین‌حال، بررسی‌های MindStudio نشان داد که عملکرد هوش مصنوعی این لپ‌تاپ بسته به اجرای ویندوز یا لینوکس، تفاوت فاحشی دارد.

در ادامه، نحوه عملکرد این مدل هوش مصنوعی یکسان را در پیکربندی‌های مختلف آزمایش‌شده مشاهده می‌کنید:

این شکاف عملکردی در سایر آزمایش‌ها نیز خود را نشان داد. ویندوز یکی از بارهای کاری هوش مصنوعی را در حدود ۸ دقیقه به پایان رساند، در حالی که تکمیل همین وظیفه در لینوکس ۳۷ دقیقه زمان برد.

تیم MindStudio در ابتدا احتمال داد که داغ شدن بیش از حد دستگاه عامل این مشکل باشد، اما دمای لپ‌تاپ بین ۴۰ تا ۴۷ درجه سلسیوس باقی ماند. در عوض، پژوهشگران دریافتند که پردازنده گرافیکی (GPU) تحت سیستم‌عامل لینوکس با فرکانس بسیار پایین‌تری کار می‌کند.

در ویندوز، فرکانس پردازنده گرافیکی به حدود ۲.۲ گیگاهرتز می‌رسید. اما هنگام اجرای لینوکس در حالت متصل به برق، این سرعت به حدود ۷۸۰ مگاهرتز سقوط می‌کرد که دلیل اصلی این تفاوت چشمگیر در عملکرد را توضیح می‌دهد.

چرا اتصال به شارژر اوضاع را بدتر می‌کند؟

پژوهشگران ریشه این مشکل را در یکی از بخش‌های نرم‌افزاری انویدیا به نام Platform Controllers and Framework پیدا کردند.

در سیستم‌عامل ویندوز، این بخش نحوه توزیع توان مصرفی میان پردازنده مرکزی (CPU) و پردازنده گرافیکی (GPU) لپ‌تاپ را مدیریت می‌کند. لینوکس در حال حاضر پشتیبانی معادلی برای سیستم آزمایش‌شده ندارد و همین امر باعث می‌شود پردازنده گرافیکی در زمان اتصال به برق نتواند به‌سرعت مورد انتظار خود دست یابد.

تیم MindStudio برای آزمودن این فرضیه، کنترلر مذکور را در ویندوز غیرفعال کرد. بلافاصله پس از این کار، عملکرد دستگاه افت کرد و سرعت کلاک پردازنده گرافیکی تقریباً به همان سطوح مشاهده‌شده در لینوکس کاهش یافت. فعال‌سازی مجدد این کنترلر نیز توان پردازشی را به حالت عادی بازگرداند.

این تیم هم‌چنین گزارش داد که اطلاعات مدیریت توان در فریم‌ورک دستگاه رمزنگاری شده است و به لینوکس اجازه نمی‌دهد به تنظیمات لازم برای کنترل صحیح پردازنده گرافیکی دسترسی پیدا کند. این موضوع عجیب‌ترین بخش ماجرا را توضیح می‌دهد: هنگام اجرای لینوکس با توان باتری، لپ‌تاپ در آزمایش‌های جداگانه حدود ۶۱ تا ۶۷ توکن بر ثانیه تولید کرد، اما اتصال آن به شارژر سرعت را به حدود ۱۵ توکن بر ثانیه کاهش داد. بنابراین، لپ‌تاپ در زمان جدا بودن از شارژر واقعاً عملکرد بسیار بهتری از خود نشان می‌دهد.

یک راه‌حل جایگزین با تکیه بر ویندوز

خبر خوب این است که کاربران علاقه‌مند به ابزارهای هوش مصنوعی مبتنی بر لینوکس، لزوماً مجبور به فدا کردن توان پردازشی نیستند. تیم MindStudio دریافت که زیرسیستم ویندوز برای لینوکس که بیشتر با نام WSL شناخته می‌شود، عملکردی تقریباً مشابه اجرای مستقیم ویندوز ارائه می‌دهد.

دلیل این موضوع آن است که WSL از سیستم درایورهای ویندوز، از جمله بخش‌های مدیریت توان که به پردازنده گرافیکی انویدیا اجازه رسیدن به حداکثر سرعت را می‌دهند، استفاده می‌کند.

البته محدودیت‌هایی نیز وجود دارد. پژوهشگران مجبور شدند تخصیص حافظه در WSL را به گونه‌ای تنظیم کنند که امکان بارگذاری مدل‌های بزرگ‌تر هوش مصنوعی فراهم شود. نصب مستقیم لینوکس نیز نیازمند راه‌حل‌های جانبی دیگری برای پشتیبانی سخت‌افزاری و پیکربندی حافظه بود.

در حال حاضر، به نظر می‌رسد WSL تجربه بهتری را روی سخت‌افزار آزمایش‌شده در اختیار کاربران قرار می‌دهد.

این موضوع چه معنایی برای خریداران لپ‌تاپ‌های انویدیا دارد؟

باید در نظر داشت که این یافته‌ها حاصل یک مطالعه موردی است و به این معنا نیست که تمام لپ‌تاپ‌های مجهز به پردازنده انویدیا هنگام اجرای لینوکس کند می‌شوند. این آزمایش بر یک سیستم خاص مبتنی بر پلتفرم RTX Spark متمرکز بوده و نتایج آن هنوز به‌صورت مستقل روی سایر مدل‌های لپ‌تاپ تکرار نشده است.

هم‌چنین تمایز قائل شدن میان این لپ‌تاپ‌ها و کامپیوتر رومیزی DGX Spark انویدیا که با سیستم‌عامل لینوکس کار می‌کند و در همین بنچمارک عملکرد بسیار بهتری از خود نشان داده، اهمیت زیادی دارد.

بااین‌حال، نتایج به دست آمده پرسش‌هایی را درباره نحوه پشتیبانی نرم‌افزاری از نسل جدید کامپیوترهای شخصی که برای اجرای محلی مدل‌های قدرتمند هوش مصنوعی طراحی شده‌اند، مطرح می‌کند.

برای مصرف‌کنندگانی که قصد خرید یک لپ‌تاپ مجهز به پلتفرم RTX Spark را به‌طور ویژه برای بارهای کاری هوش مصنوعی مبتنی بر لینوکس دارند، انتخاب سیستم‌عامل می‌تواند تفاوت عظیمی در کارایی واقعی دریافتی آن‌ها ایجاد کند.

تا زمانی که انویدیا پشتیبانی مشابهی برای مدیریت توان در لینوکس ارائه ندهد، حفظ سیستم‌عامل ویندوز روی دستگاه سریع‌ترین گزینه برای خریداران خواهد بود.