谷歌开源 ML Drift:让端侧 AI 推理在各类 GPU 上跑起来
谷歌开源了跨平台 GPU 计算引擎 ML Drift,它把不同 GPU 硬件和底层图形 API 的差异封装起来,供端侧 AI 推理使用,并已成为 LiteRT 的核心加速引擎。谷歌公布的基准数据显示,其内存开销比 llama.cpp、MLX LM 低约 12%,在 YouTube Shorts、谷歌 Photos、Adobe 和 Snapchat 的实际功能中带来 30%–40% 的延迟或性能改善。同时,旧版 TensorFlow Lite GPU 委托将停止更新。
一个引擎,屏蔽多种 GPU 差异
谷歌发布了 ML Drift,采用 Apache 2.0 许可开源。它是一个跨平台的 GPU 计算引擎,面向设备端 AI 与机器学习推理。它把不同 GPU 硬件与底层 API 的复杂性抽象出来,目前支持 OpenGL ES、OpenCL、Metal 和 WebGPU 四种图形接口。
ML Drift 并非全新项目,它是为 LiteRT(谷歌的端侧推理运行时)提供动力的核心 GPU 加速引擎。开源之后,开发者可以基于它构建自定义的图形渲染与推理运行时,覆盖传统计算机视觉、音频与深度处理,以及生成式 AI 等场景。
它要解决的核心问题是:开发者面对的 GPU 架构、驱动版本和底层 API 五花八门,而应用最终跑在哪种硬件上,往往事先无法确定。谷歌称,ML Drift 的目标是在可移植性与性能之间建立新基础,兼顾“传统机器学习的稳定性”与“前沿生成式 AI 的峰值性能”。
相比旧版 GPU 委托的几处改进
相较于此前的 TFLite GPU 委托(delegate,即把部分计算任务交给 GPU 执行的机制),ML Drift 做了几项底层改动:
- 统一着色器:基于张量虚拟化实现。着色器是跑在 GPU 上的小程序,统一之后不必为每种硬件单独编写。
- 可扩展的自定义算子:算子指模型中的基本计算单元,开发者可以按需扩展。
- 原生支持五维张量:张量即多维数组,五维数据在视频、空间模型等场景中常见,原生支持可省去过去常见的布局改写技巧。
- 硬件专属优化:针对 Arm、Intel 和高通的 GPU 做了针对性调优,以充分利用现代 GPU 的硬件资源。
在桌面端,ML Drift 借助 Dawn(Chromium 的 WebGPU 实现)把推理支持扩展到了 Windows 和 Linux,macOS 上则保留原生 Metal 后端。Dawn 提供统一的 API 模型,可复用 WebGPU 的硬件抽象层,开发者不必直接对接 DirectX、Vulkan 这类平台专属图形 API。
基准数据与实际收益
谷歌用 Gemma 模型在开发者级工作站硬件上做了基准测试,报告称其内存开销比其他框架(包括 llama.cpp 和 MLX LM)低 12%。谷歌同时强调,ML Drift 已在 Chrome、YouTube Shorts、Photos 和 Meet 等应用中运行于数百万台设备。
具体到功能层面的数据:
- YouTube Shorts:Android 和 iOS 上基于分割算法的特效,平均帧延迟最高降低 40%。
- 谷歌 Photos:计算摄影与图像分割流水线提速最高可达 2 秒。
- Adobe Lightroom 与 Photoshop:选择主体、选择天空、自适应人像等 AI 照片编辑功能,性能提升最高 30%。
- Snapchat:Android 上基于机器学习的人脸与风格生成特效模型延迟降低 30%,使其得以使用更大的扩散模型。
社区的两点反馈
AI/ML 工程师 Pavithra Agraharam 在 LinkedIn 的相关动态下评论称,无需通过布局上的临时技巧就能原生支持 5D 张量,对在边缘 GPU 上运行空间模型和 Transformer 模型是重大利好;把逻辑张量与物理内存分配解耦,也能显著减少在线推理过程中的内存碎片。
Tensorust 创始人 Matthew Charles Vladislav Busel 则提出了疑问:它在新款 iPhone 上的延迟和内存表现与 Core ML 相比如何?毕竟这是目前大多数人的交付目标平台。对此,谷歌并未提供对比数据。
迁移方式
随着 ML Drift 发布,谷歌将停止更新旧版 TensorFlow Lite GPU 委托。为保持与现有模型的向后兼容,官方建议迁移至 LiteRT ML Drift GPU 加速器。使用上分为两个层次:应用开发者可直接使用 LiteRT ML Drift 加速器;GPU 与系统工程师则可以通过其底层 C++ API 构建自定义的 GpuModel 计算图,并编写自定义着色器。
对于在端侧部署模型的开发者来说,这次开源的意义在于:原本绑定在 LiteRT 内部的 GPU 加速能力被单独拿出来,成为可以复用的底层组件——想自己搭推理运行时,不必再从零处理各家 GPU 的适配问题。
关键要点
- ML Drift 以 Apache 2.0 开源,支持 OpenGL ES、OpenCL、Metal、WebGPU,是 LiteRT 的核心 GPU 加速引擎,目标是屏蔽端侧 GPU 硬件与驱动的碎片化。
- 技术改进包括统一着色器、可扩展自定义算子、原生五维张量,以及针对 Arm、Intel、高通的硬件优化;桌面端通过 Dawn 支持 Windows 与 Linux。
- 谷歌称其内存开销比 llama.cpp、MLX LM 低 12%,并在 YouTube Shorts、谷歌 Photos、Adobe、Snapchat 的实际功能中实现 30%–40% 的性能或延迟改善。
- 旧版 TensorFlow Lite GPU 委托停止更新,官方建议迁移至 LiteRT ML Drift 加速器;与 Core ML 的对比数据尚未公布。