Как начать работать с ИИ: тестируем производительность разных платформ

Нейросети всё чаще используют для решения различных задач: от создания текстового и визуального контента до прогнозирования и анализа данных. Однако, чтобы обеспечить их максимальную эффективность, важно понимать, с каким «железом» и операционными системами ИИ работает быстрее.

В этой статье мы протестируем нейросеть, предназначенную для преобразования речи в текст. Мы сравним производительность вычислений для разных CPU, видеокарт и ОС. А еще разберемся, как настроить ПО, и покажем, как его можно использовать.

Что такое Whisper и что мы хотим выяснить

Whisper — это мощная нейронная сеть, предназначенная для обработки и преобразования аудио в текст.

Одно из главных преимуществ нейросети — способность работать на различных конфигурациях оборудования: от центральных процессоров (CPU) до графических процессоров (GPU). Мы решили провести эксперимент, чтобы выяснить, насколько различается производительность на разных устройствах.

Мы стремимся понять:

1. Насколько быстро Whisper может обрабатывать аудио на разных устройствах.
2. Какие конфигурации подходят для реального использования в бизнесе.

Для оценки производительности нейросети Whisper мы провели тестирование на процессорах Intel и AMD, а также на видеокартах NVIDIA. Кроме того, сравнили работу на двух операционных системах — Windows и Ubuntu. 

Тесты выполнялись на виртуальных машинах с такими характеристиками:

• Операционная система: Windows Server 2022.
• Аппаратная конфигурация: 4 vCPU, 32 Гб RAM, 60 Гб хранилища.
• Программное обеспечение: CUDA 12.4, драйвер NVIDIA 538.46.

Для тестирования и оценки используем бенчмарк, который опубликовали на GitHub.

Тестирование процессоров (CPU)

При выполнении вычислений на процессорах Whisper обрабатывает аудио в режиме FP32 (32-битная точность вычислений с плавающей точкой). Этот режим обеспечивает высокую точность, но требует больше времени обработки в сравнении с FP16, который используется на GPU.

Для тестирования мы выбрали следующие процессоры:

• Intel Core i7-11700KF: десктопный процессор 11-го поколения, подходящий для обычных рабочих станций.
• Intel Xeon Gold 6354: серверный процессор с высокой производительностью, специально разработанный для вычислительных нагрузок.
• AMD EPYC 9374F: процессор серверного класса от AMD, известный своей мощностью при работе с параллельными задачами.

Результаты тестирования на ОС Windows:

Наши выводы:

1. Intel Xeon Gold 6354 показывает наилучшую производительность во всех тестах, превосходя AMD EPYC 9374F и Intel Core i7-11700KF. Однако десктопный процессор Core i7 демонстрирует результаты, близкие к серверному процессору Intel Xeon Gold 6354, что делает его экономически выгодным вариантом для задач вне корпоративного уровня.
2. AMD EPYC 9374F, несмотря на высокую мощность для параллельных нагрузок, уступает процессорам Intel в задачах, требующих однопоточной производительности, как в данном тесте.
3. Модель turbo нейросети Whisper хотя и требует больше ресурсов, обеспечивает на Intel Core i7-11700KF более высокую скорость обработки по сравнению с более крупными моделями large-v2 и large-v3.

Тестирование графических процессоров

Whisper демонстрирует значительно лучшую производительность на графических процессорах благодаря формату FP16, который обеспечивает высокую скорость обработки. Для теста мы использовали видеокарты NVIDIA L4 и NVIDIA A16 (4Q и 8Q — 4 Гб и 8 Гб видеопамяти у профиля соответственно).

Результаты производительности на L4:

Результаты производительности на A16:

Наши выводы:

1. NVIDIA L4 показывает превосходную производительность в режиме 8Q для всех моделей, обгоняя A16 на 68% для моделей large-v2/v3 и на 24% для турборежима.
2. Режим FP16 значительно сокращает время обработки по сравнению с FP32, особенно на более сложных моделях (large-v2 и large-v3).

Сравнение операционных систем: Windows и Ubuntu

Для анализа влияния операционной системы на производительность Whisper мы провели тесты на Windows Server 2022 и Ubuntu. В обоих случаях использовалось идентичное оборудование.

Результаты производительности:

Наши выводы:

1. Ubuntu дает небольшое увеличение производительности (в среднем на 5–10%) по сравнению с Windows. Это преимущество объясняется лучшей оптимизацией Ubuntu для серверных задач и обработки данных.
2. В случае использования Intel Xeon на Ubuntu время обработки сокращается еще больше, делая эту комбинацию особенно подходящей для серверных приложений.
3. Разница между операционными системами не столь критична, чтобы кардинально влиять на выбор платформы.

Как установить и настроить Whisper

В нашем примере мы реализуем следующий сценарий: менеджер провел созвон, и теперь нам нужно преобразовать запись его разговора, выявить суть и поставить оценку работе менеджера для проверки его эффективности.

Для работы нам потребуется выполнить следующие шаги:

• Выполнить установку необходимой нейросети для работы — это Whisper.
• Выполнить преобразование аудиофайла записи разговора менеджера.
• Проанализировать текст разговора и оценить работу менеджера.

Чтобы работать с Whisper, нам необходимо подготовить оборудование и программное обеспечение. Установку будем выполнять на виртуальной машине с недавно вышедшей Windows Server 2025. Выполним следующие шаги.

Установка Python

Python — это основной язык программирования, с которым мы будем работать для настройки и запуска нейросети Whisper. Мы используем современную стабильную версию Python 3.10.11.

1. Перейдите на официальный сайт Python.
2. Скачайте установочный файл для вашей операционной системы (Windows, macOS или Linux).
3. Запустите установку. Обязательно отметьте галочку Add Python to PATH, чтобы не пришлось вручную настраивать путь к Python в системе.
   
4. Нажмите кнопку Install Now и дождитесь завершения установки.
   
   
5. После завершения проверьте, что Python установлен. Откройте терминал (PowerShell для Windows) и выполните команду:
   

python --version

При успешной установке вы увидите версию Python, например Python 3.10.11.

Установка менеджера пакетов Chocolatey (только для Windows)

Chocolatey — это удобный менеджер пакетов для Windows, который позволяет легко устанавливать необходимые программы и библиотеки. Он избавляет от необходимости вручную скачивать и настраивать утилиты, такие как FFmpeg.

1. Перейдите на сайт Chocolatey.
2. Выберите раздел Individual в инструкции.
   
   
3. Скопируйте команду из шага 2 инструкции и выполните ее в PowerShell от имени администратора:
   

Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.SecurityProtocolType]::Tls12; Invoke-Expression ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://chocolatey.org/install.ps1'))

      4. После завершения установки проверьте, что Chocolatey работает. Выполните команду:

choco

Если команда выведет справку, то всё установлено правильно.

Chocolatey упростит установку FFmpeg и других инструментов, которые нам потребуются.

Установка Whisper

Мы будем использовать его библиотеку, разработанную OpenAI, с помощью Python и менеджера пакетов pip (уже установлен вместе с Python).

1. Откройте терминал (PowerShell или cmd в Windows).
2. Выполните следующую команду:

pip install -U openai-whisper

      3. Дождитесь завершения установки. После установки Whisper можно будет использовать для работы с аудиофайлами.

Установка FFmpeg

FFmpeg — это мощный инструмент для обработки мультимедийных данных (аудио и видео). Whisper использует его для работы с аудио. Установка осуществляется через Chocolatey:

1. Откройте PowerShell от имени администратора.
2. Выполните команду:
   

choco install ffmpeg

       3. После завершения установки проверьте, что FFmpeg доступен. Выполните команду:

ffmpeg -version

Если команда выводит информацию о версии FFmpeg, значит, установка прошла успешно.

Установка PyTorch

PyTorch — это библиотека для машинного обучения, которая поддерживает работу с нейросетями на CPU и GPU. Она обязательна для работы модели Whisper.

1. Перейдите на сайт PyTorch.
2. В конфигураторе выберите параметры вашей системы (например, Windows, Python, версия CUDA). Чтобы по максимуму использовать поддержку CUDA в PyTorch, желательно, чтобы ваша система включала графический процессор NVIDIA (как в нашем тестировании).
   
   Однако, если в вашей конфигурации нет видеокарты с CUDA, мы можем выполнить установку для CPU.
   
   
3. Скопируйте команду установки и выполните ее в терминале. Пример команды:
   

install torch torchvision torchaudio

      4. После установки проверьте, что PyTorch работает. Откройте Python в терминале:

python

Внутри Python выполните:

import torchprint(torch.__version__)

Если выводится версия PyTorch, библиотека установлена и готова к работе.

Установка языка программирования Rust

Некоторые зависимости Whisper требуют наличия компилятора языка Rust. Установите его с помощью pip:

pip install setuptools-rust

Подготовка рабочей среды

1. Создайте отдельную папку для вашего проекта. Например
   

mkdir whisper_projectcd whisper_project

      2. Поместите аудиофайл для обработки в эту папку, чтобы позже вы могли указать путь к нему

Теперь среда готова, и вы можете приступить к работе с Whisper.

Как подготовить аудиофайл к обработке

После завершения установки всех инструментов мы готовы использовать Whisper для обработки аудиофайлов и последующей транскрибации.

1. Поместите аудиофайл, который вы хотите преобразовать в текст (например, audio.mp3), в созданную папку.
2. В терминале PowerShell выполните команду для запуска Whisper:

whisper audio.mp3 --language Russian --model turbo

Вот что значат параметры команды:

•  --language Russian: указывает, что язык аудио — русский;
•  --model turbo: выбирает модель Whisper с названием turbo, которая обеспечивает быстрое выполнение транскрипции.
  

     3. После завершения работы Whisper в папке появится текстовый файл с результатами транскрибации. Текст будет разбит по строкам с указанием тайм-кодов. Например, у нас в результате обработки с Whisper в исходном файле получилось 184 слова.

Как улучшить текст транскрибации

Когда мы получаем текст после расшифровки аудио, часто требуется его обработка: сократить объем, удалить лишние слова и улучшить читаемость. Мы протестировали три популярных инструмента обработки текста: NLTK, spaCy и Gensim. 

NLTK 

NLTK — это простая в использовании библиотека для базовой обработки текста. Она отлично подходит для удаления стоп-слов и токенизации (разделения текста на слова).

Установка:

pip install -U nltk

Импортируйте библиотеку и загрузите список стоп-слов:

import nltkfrom nltk.corpus import stopwordsnltk.download('stopwords')

Вот пример кода для обработки текста:

После обработки текст будет очищен от лишних слов, таких как «и», «в», «на», сохраняя основное содержание. В нашем тесте текст сократился со 184 до 139 слов, но его смысл полностью сохранился.

spaCy

spaCy — это библиотека, спроектированная для обработки больших объемов текста с высокой скоростью. Помимо удаления стоп-слов, spaCy предоставляет такие функции, как определение частей речи (POS tagging), разметка именованных сущностей и многое другое.

Для начала установим библиотеку и модель русского языка:

pip install -U spacypython -m spacy download ru_core_news_sm

Вот как можно использовать spaCy для очистки текста:

После обработки текст сократился до 135 слов. Однако, в отличие от NLTK, один из фрагментов текста был некорректно обработан — предложение начиналось с двух запятых.

Gensim

Gensim — это библиотека для тематического моделирования, которая специализируется на работе с большими объемами текстов. Gensim автоматически предоставляет предустановленный список стоп-слов для большинства языков, упрощая задачу обработки текста.

Установите библиотеку с помощью команды:

pip install -U gensim

В Gensim удаление стоп-слов выполняется всего одной строкой:

Текст сократился до 112 слов. Этот способ оказался самым удобным и результативным. Даже при сильном сжатии текста его смысл сохранился, что делает Gensim отличным инструментом для предварительной обработки текстов.

Сравнительный анализ инструментов

Подведем итоги:

• Если вам нужна гибкость и глубокая настройка обработки текста, выбирайте NLTK.
• Если важна скорость работы и готовые модели, используйте spaCy.
• Для максимально простой обработки и удаления стоп-слов лучше воспользоваться Gensim.