TPU 3D Printing vs. Tensor Processing Unit: A Guide to the Two Worlds of TPU

Questo nome breve, TPU, indica due tecnologie molto diverse che stanno cambiando il mondo. Questo articolo è il mio modo di spiegare la differenza in modo che sia facile da capire. Siete mai stati incuriositi dal TPU? Forse volete realizzare parti flessibili con una stampante 3D. O forse volete accelerare l'intelligenza artificiale. Se è così, questo post è per voi. Vi spiegherò entrambe le cose in modo semplice, così saprete esattamente quale TPU vi serve per il vostro lavoro.

Qual è la grande confusione sull'acronimo TPU?

È facile capire perché le persone si confondono. Da un lato, abbiamo il TPU per la stampa 3D. Si tratta di un materiale reale che si può tenere in mano. È un tipo di plastica. Si può pensare a un mix di gomma e plastica. Quando si parla di realizzare custodie per telefoni flessibili o guarnizioni resistenti con una stampante 3D, di solito si parla di questo fantastico materiale TPU. Si tratta di realizzare oggetti reali con caratteristiche speciali. Ho visto questo TPU utilizzato per creare molte cose. Ad esempio, può creare un'impugnatura morbida al tatto su un elettroutensile o un nuovo design per la suola di una scarpa.

Dall'altro lato della tecnologia, abbiamo la Tensor Processing Unit. Questa è anche chiamata TPU. Questo TPU non è un materiale che si può toccare. È una parte di un computer, un chip speciale realizzato da Google. Si può pensare che sia un cervello superveloce che svolge un solo lavoro. Questo lavoro è l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico. Quando gli ingegneri parlano di formazione modelli di apprendimento automatico o fare calcolo più veloce, stanno parlando di questo potente TPU. Questo TPU è un circuito integrato specifico per l'applicazione. È un modo elegante per dire che si tratta di un chip costruito per un singolo lavoro. Il suo scopo è quello di risolvere gli enormi problemi matematici necessari per cose come elaborazione del linguaggio naturale. Svolge questo compito molto bene. La confusione ha senso, ma conoscere la differenza è importante.

Parliamo di stampa 3D: Cos'è il poliuretano termoplastico (TPU)?

Analizziamo quindi da vicino il primo TPU: Poliuretano termoplastico. È il mio materiale flessibile preferito da utilizzare con la stampante 3D. In pratica, il TPU è una sorta di filo di plastica flessibile, chiamato filamento. Fa parte di un gruppo più ampio di materie plastiche chiamate elastomeri termoplastici (TPE). Ciò che rende speciale il TPU è il suo mix unico di caratteristiche. Ha una sensazione simile alla gomma e può allungarsi molto bene. Ma è anche un materiale termoplastico. Ciò significa che è possibile riscaldarlo per fonderlo e dargli una forma. Per esempio, nella stampante 3D estrusore. Quando si raffredda, manterrà la forma.

La magia del TPU è dovuta al modo in cui è realizzato. È composto da parti dure e parti morbide. Le parti dure gli conferiscono forza e durata. Le parti morbide gli conferiscono una grande flessibilità e capacità di allungamento. Ecco perché una parte in TPU può piegarsi e allungarsi senza rompersi. Poi, tornerà alla sua forma originale. I diversi tipi di filamento TPU hanno diversi livelli di durezza. Questa viene misurata su una scala chiamata durezza Shore. In questo modo è possibile scegliere la quantità di flessibilità perfetta per il proprio progetto. È possibile realizzare qualsiasi cosa, da un giocattolo morbido a una parte rigida e resistente per una macchina. Il TPU può essere utilizzato in molti modi.

Perché utilizzare il TPU per la stampa 3D?

Ricevo spesso questa domanda. Le persone mi chiedono perché scegliere il TPU invece di altri materiali. La risposta è semplice: il TPU offre un mix di aspetti positivi che non si possono trovare in altri materiali. La cosa più importante è il mix di resistenza e flessibilità. Un pezzo stampato in TPU è in grado di sopportare un uso intensivo. Ha una grande resistenza agli urti. Ciò significa che può essere fatto cadere o colpito e non si rompe in pezzi. Ha anche un'ottima resistenza all'abrasione. Non si consuma facilmente a causa dello sfregamento. Questo lo rende perfetto per le parti che devono muoversi, piegarsi o subire urti.

Un altro motivo per cui suggerisco spesso la stampa 3D in TPU è la sua resistenza chimica. Molti filamenti in TPU resistono bene agli oli, ai grassi e a molte sostanze chimiche comuni. Questo è un grande vantaggio nelle applicazioni automobilistiche e industriali. Inoltre, i TPU offrono una grande durata. Le parti realizzate in TPU durano a lungo, anche in condizioni difficili. Può essere un po' più difficile stampare in 3D rispetto alle normali materie plastiche. Ma le parti finali valgono lo sforzo. Quando si ha bisogno di un pezzo forte, flessibile e che duri a lungo, il TPU è quasi sempre la scelta migliore. Le proprietà meccaniche del TPU sono ottime per questo tipo di lavori.

Quali sono i casi d'uso migliori per una parte in TPU stampata in 3D?

Questa è la parte più interessante. Grazie alle sue caratteristiche speciali, il TPU può essere utilizzato in tantissimi modi. Personalmente ho utilizzato il TPU per molti progetti diversi. Nel settore dei beni di consumo, il TPU è ovunque. Basti pensare alle custodie flessibili per telefoni e ai cinturini per orologi. Pensate anche alle impugnature morbide al tatto dei rasoi o degli spazzolini da denti. Sono ottime per applicazioni come quelle che richiedono una sensazione di morbidezza e una grande durata. La stampa 3D del TPU consente di realizzare progetti personalizzati e piccole quantità di questi articoli. Ciò la rende una scelta molto conveniente.

In settori più tecnici, il TPU è molto utile. Nel settore automobilistico, viene utilizzato per realizzare guarnizioni, sigilli e tubi flessibili personalizzati. La sua capacità di resistere alle sostanze chimiche e agli urti lo rende un'ottima scelta. Ho visto anche utilizzi sorprendenti nei dispositivi medici. Il TPU non è nocivo e può essere pulito per essere privo di germi. Per questo motivo, viene utilizzato per realizzare rivestimenti personalizzati per arti artificiali e guide flessibili per gli interventi chirurgici. La capacità di stampare in 3D parti flessibili con geometrie difficili ci permette di fare cose nuove. Per qualsiasi progetto che richieda un mix di morbidezza, resistenza e tenacità, si dovrebbe pensare di utilizzare il TPU.

Che cos'è un'unità di elaborazione dei sensori (TPU)?

Cambiamo argomento e parliamo dell'altra TPU: la Tensor Processing Unit. Si tratta di un chip speciale per computer. Come ho detto prima, è un circuito integrato specifico per l'applicazione (ASIC). Immaginate uno strumento per molti lavori, come una chiave inglese regolabile. È come un normale chip per computer (una CPU). Può svolgere abbastanza bene molti lavori diversi. Ora, immaginate una chiave speciale fatta per un solo tipo di bullone. Si adatta perfettamente e lavora molto velocemente per quell'unico lavoro. Questa è una Tensor Processing Unit. Il suo compito è quello di eseguire un certo tipo di matematica. Questa matematica si chiama calcolo tensoriale ed è utilizzata nell'apprendimento automatico.

Google ha creato la Tensor Processing Unit per velocizzare le attività di apprendimento automatico. L'IA moderna, in particolare modelli di apprendimento profondorichiede un numero enorme di calcoli. Una normale CPU impiegherebbe molto tempo per svolgere questo lavoro. La Tensor Processing Unit è stata costruita fin dall'inizio per svolgere questi compiti specifici. Questo rende l'intero processo molto più veloce ed efficiente. Questa TPU non è qualcosa che si acquista per il computer di casa. È uno strumento potente utilizzato in enormi centri dati. Aiuta a gestire prodotti o servizi come Google Search, Translate e Photos. Inoltre, per svolgere questo lavoro, la TPU utilizza una quantità di energia inferiore rispetto ad altri chip.

Come funzionano le TPU rispetto alle CPU e alle GPU?

Per capire cosa rende speciale una Tensor Processing Unit, è utile confrontarla con i chip già conosciuti. Si tratta delle CPU e delle GPU. Una CPU (Central Processing Unit) è il cervello del computer. È fatta per il lavoro generale. È progettata per gestire tutti i tipi di attività una per una, come l'esecuzione del sistema del computer o l'apertura di un sito web. È flessibile ma non è la più veloce per eseguire lo stesso semplice compito più volte nello stesso momento. Una GPU (Graphics Processing Unit) è stata creata per un lavoro più specifico. È stata creata per creare le immagini dei videogiochi. Questo comporta l'esecuzione di migliaia di semplici calcoli tutti insieme per creare le immagini. Questa capacità di fare molte cose contemporaneamente ha reso le GPU una buona scelta per l'apprendimento automatico per molto tempo.

L'unità di elaborazione dei tensori è ancora più specializzata. Le GPU sono in grado di fare molte cose contemporaneamente. Ma una TPU è stata progettata solo per la moltiplicazione delle matrici al centro del calcolo delle reti neurali. Ha un numero enorme di semplici calcolatori in un solo chip. Ha anche memoria ad alta larghezza di banda per fornire rapidamente i dati. Ciò significa che una TPU può gestire grandi quantità di dati. È in grado di eseguire questi importanti calcoli molto più velocemente e con meno potenza di una potente GPU. Questo è il motivo per cui le TPU vengono utilizzate per addestrare grandi modelli di apprendimento profondo. Si può ragionare in questo modo. Se una CPU è un singolo lavoratore specializzato, una GPU è una squadra di lavoratori. Una TPU è un'intera linea di fabbrica realizzata per una sola cosa. CPU e GPU sono ottimi, ma per i grandi Applicazioni AIil TPU è spesso una scelta più adatta.

Perché l'unità di elaborazione dei tensori è così importante per l'intelligenza artificiale?

La crescita della Tensor Processing Unit è legata alla rapida crescita dell'intelligenza artificiale. Oggi le applicazioni di apprendimento automatico hanno bisogno di due cose principali. Hanno bisogno di grandi quantità di dati e una grande potenza di calcolo per lavorare con quei dati. La TPU fornisce questa potenza. Senza hardware speciale come la TPU e le potenti GPU, l'intelligenza artificiale non sarebbe cresciuta così rapidamente negli ultimi dieci anni. La formazione di modelli difficili richiederebbe troppo tempo e costerebbe troppo denaro.

Una Tensor Processing Unit consente di costruire e utilizzare un'intelligenza artificiale più avanzata. Ad esempio, consente di creare modelli linguistici più corretti e complessi. Inoltre, aiuta ad alimentare i sistemi di visione artificiale. Questi sistemi possono trovare oggetti in foto e video con una velocità sorprendente. In breve, la TPU è uno strumento molto importante per l'intero settore dell'IA. Permette ai ricercatori e alle aziende di testare le idee più velocemente, di costruire modelli più grandi e migliori e di far conoscere l'IA a un maggior numero di persone. Questo hardware speciale è una parte fondamentale e importante degli attuali sistemi di IA. La TPU è un forte motore di calcolo.

TPU contro TPU: Un confronto testa a testa

Per rendere le cose molto chiare, ho realizzato una semplice tabella. Mostra le differenze tra i due tipi di TPU. Vedendoli uno accanto all'altro si capisce quanto siano diversi.

Come potete vedere, non hanno nulla in comune se non il nome. Una riguarda la realizzazione di oggetti nel mondo reale. L'altra si occupa di lavorare con le informazioni nel mondo digitale. Entrambe sono tecnologie molto utili, ma per scopi completamente diversi.

Esistono materiali simili al TPU per la stampa 3D?

Quando lavoro su qualcosa che deve essere flessibile, il TPU è il materiale che scelgo di solito. Ma è utile conoscere altre scelte. Il gruppo principale di materiali simili al TPU è costituito da altri TPE (elastomeri termoplastici). Il TPU è in realtà un tipo di TPE. Altri filamenti TPE possono essere un po' più morbidi o più estensibili. Ma possono essere anche più difficili da stampare in 3D. Un'altra scelta è il TPC (copoliestere termoplastico). Offre una buona flessibilità e resiste meglio al calore e alla luce del sole rispetto a molti filamenti TPU.

Per fare un confronto, consideriamo una comune plastica dura come il PLA o una plastica resistente come il nylon. Il PLA è molto facile da stampare, ma si rompe facilmente. Il nylon è molto resistente e ha una grande durata, ma è duro, non flessibile. Perciò, quando si ha bisogno di un rimbalzo e di una piegatura gommosi, nessuno di questi materiali può prendere il posto del TPU. La scelta del materiale giusto per la stampa 3D dipende sempre da ciò che il pezzo deve fare. Le proprietà del materiale TPU, in particolare le sue eccellente resistenza all'abrasione e eccellente resistenza alla trazioneè un'ottima scelta per 3d flessibile parti.

Domande frequenti sul TPU (FAQ)

Per concludere, rispondiamo ad alcune domande frequenti che mi vengono poste su entrambi i tipi di TPU.

La stampa 3D del TPU è difficile? Può essere più difficile stampare in 3D rispetto ai materiali duri. Poiché il filamento TPU è così flessibile, a volte può piegarsi o incastrarsi nella stampante 3D. estrusore. Tuttavia, con le giuste impostazioni si possono ottenere ottimi risultati. Ad esempio, è importante utilizzare una velocità di stampa più bassa e la giusta quantità di trazione. Modificare elementi come lo spessore delle pareti e la retrazione è importante per ottenere una buona finitura superficiale e per mantenere l'integrità strutturale.

Che tipo di TPU devo usare per la mia stampante 3D? I filamenti di TPU sono disponibili in diversi Durezza Shore valutazioni. Un numero inferiore (come 85A) è molto morbido e flessibile. Un numero più alto (come 95A) è più rigido e più facile da stampare. Per la maggior parte delle parti in TPU flessibile di uso generale, un TPU 95A è un buon punto di partenza. Alcuni sono a base di poliestereche possono cambiare le loro caratteristiche.

È possibile acquistare un'unità di elaborazione dei sensori (TPU)? Di solito no. Una Tensor Processing Unit non è come una CPU o una GPU che si può acquistare e inserire nel proprio computer. Sono utilizzate soprattutto da Google nei propri centri dati. Tuttavia, è possibile ottenere la potenza delle TPU attraverso i servizi di Google Cloud Platform. Ciò consente a chiunque di pagare per utilizzare queste potenti macchine per addestrare i propri modelli di apprendimento automatico.

Un'unità di elaborazione dei tensori è migliore di una GPU per tutti i compiti di intelligenza artificiale? Non sempre. Una TPU è fatta per essere molto brava nella parte di addestramento per modelli di apprendimento profondo. Ma le GPU sono ancora molto utili e forti. Per alcuni tipi di applicazioni di apprendimento automatico o per la parte di "inferenza" (elaborazione dei dati presso l'utente o vicino ad esso), una GPU potrebbe essere una scelta migliore o più economica. Il mondo di CPU e GPU e TPU è in continua evoluzione.

Key Takeaways to Remember

• Due tipi di TPU: Il nome TPU può significare sia poliuretano termoplastico, un materiale flessibile per la stampa 3D, sia Tensor Processing Unit, un chip per computer per l'intelligenza artificiale.
• TPU per la stampa 3D: Si tratta di una plastica forte, flessibile, simile alla gomma, con grande resistenza agli urti e all'abrasione, utilizzata per la realizzazione di parti del mondo reale.
• TPU per l'intelligenza artificiale: si tratta di un processore speciale (Tensor Processing Unit) realizzato da Google per rendere il calcolo dell'intelligenza artificiale per i modelli di apprendimento automatico molto più veloce e a basso consumo energetico.
• Conoscere il caso d'uso: la TPU giusta per voi dipende completamente dal vostro progetto. State costruendo un oggetto reale o un programma di intelligenza artificiale?
• Mondi diversi: anche se hanno lo stesso nome, queste due tecnologie sono utilizzate in ambiti completamente diversi e non fanno le stesse cose.