はじめに
GMOコネクトの永田です。
業務で機械学習にかかわるタイミングがあり、手元のPCがMacBook Pro(Apple M4 Max, 36GB)でしたので、GPUを有効にするとどの程度機械学習が早くなるのか実測してみました。
TensorflowのGPU有効化の手順は割と情報があったのですが、実測値がまとまっているサイトが少なかったため、実際に測定してまとめようと思いました。
まとめ
- MacOS上のTensorflowでGPUを有効化する場合、Python3.12以下を利用する必要がある
-
tensorflow-macostensorflow-metalをpip installするだけでGPU利用になる
-
- GPU有効化と
@tf.functionで桁違いに（10x）速くなる
Mac上でのTensorflow GPU利用時のポイント
最初、Pythonを最新（記事執筆時点）の3.13で試していたのですが、インストールに失敗していました。
$ python --version
Python 3.13.7
$ python3.13 -m venv venv
$ source ./venv/bin/activate
$ python -m pip install tensorflow-macos tensorflow-metal
ERROR: Could not find a version that satisfies the requirement tensorflow-macos (from versions: none)
ERROR: No matching distribution found for tensorflow-macos
Python3.13リリースされたの結構前よね？って思いながら調べていましたが、結論だけ書くとPython3.12までダウングレードする必要がありました。
Python3.12にダウングレードしたら、以下ですんなりと動作しました。
$ python3.12 --version
Python 3.12.11
$ python -m pip install tensorflow-macos tensorflow-metal
$ python -c "import tensorflow as tf; print(tf.config.list_physical_devices())"
[PhysicalDevice(name='/physical_device:CPU:0', device_type='CPU'), PhysicalDevice(name='/physical_device:GPU:0', device_type='GPU')]
また、version指定無しでインストールされたtensorflowが tensorflow-2.16.2 だったため、ライブラリも古めなものが必要そうです。（記事執筆時点でtensorflowの最新は2.20.0）
GPUを有効化しての実測
今回、実測のサンプルとしてTensorflowチュートリアルからDCGANを持ってきました。
なおこのサンプルは、@tf.function を使っているため、@tf.function あり・なし合わせて、4パターンを試してみます。
なお、GPU有効化後、CPUのみにするのも簡単に変更できます。
# Notice the use of `tf.function`
# This annotation causes the function to be "compiled".
@tf.function
def train_step(images, generator, discriminator, generator_optimizer, discriminator_optimizer, noise_dim, batch_size):
"""Executes one training step."""
with tf.device('/CPU:0'): # <--ここを /GPU:0 にするか tf.device を指定しないとGPU利用
noise = tf.random.normal([batch_size, noise_dim])
with tf.GradientTape() as gen_tape, tf.GradientTape() as disc_tape:
# （略）
計測結果: MacBook Pro(Apple M4 Max, 36GB)
| リソース | @tf.function OFF | @tf.function ON |
|---|---|---|
| CPU | 130〜170sec/1epoch | 60〜70sec/1epoch |
| GPU | 30〜40sec/1epoch | 8〜20sec/1epoch |
- GPUを利用している様子
桁違いに（10x）速くなっています！
これで快適なdebugができそうですね😊
（再掲）まとめ
- MacOS上のTensorflowでGPUを有効化する場合、Python3.12以下を利用する必要がある
-
tensorflow-macostensorflow-metalをpip installするだけでGPU利用になる
-
- GPU有効化と
@tf.functionで桁違いに（10x）速くなる
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