蘋果並非晶片和AI公司,但它的晶片和AI真的令人驚豔

2021-01-09 虎嗅APP


當摩爾定律把其他廠商按在地上摩擦,蘋果卻憑一己之力完成挑戰;不僅如此,新 iPhone 呈現的人工智慧同樣令人信服。


作為一個聚焦矽谷高新技術的公眾號,我們就不為你匯總蘋果的新 iPhone 長什麼樣,有什麼新功能了,相信你逛一下官網就能知曉。


但我為什麼推薦你看這篇文章:在今天朋友圈成千上萬條蘋果新品發布會相關文章裡,相信沒有多少像這篇一樣,能為你劃出出本次發布會上的真正重點。


廢話不多說,正文開始。


重點一:處理器


A12 Bionic 處理器驅動著最新一代 iPhone XS 和 XR,是蘋果秋季新品發布會上的主角之一。


這場發布會上有一大半篇幅都是蘋果對 A12 Bionic的參數和能力大談特談。我甚至認為,這枚 SoC 對於蘋果的重要性要高於 iPhone 本身。


這塊晶片主要構成部分是 CPU、GPU 和一個神經網絡協處理器 Neural Engine。CPU 為6核;GPU 為4核,性能比前代 A11 多了一半左右。



蘋果全球營銷高級副總裁菲利普·席勒表示,A12 是全世界計算行業的第一塊7納米處理器。


這是一個足以令人震驚的表述。因為科技從業者可能知道,晶片工業的領頭羊主要就是英特爾、英偉達、AMD 和高通等公司,而這些公司正在集體遇到天花板。


這個天花板就是摩爾定律。


摩爾定律來自英特爾的創辦者,形容了計算工業的一個常態現象:因為工藝的提升,處理器每隔一段時間的性能也會提升,而成本會下降。


然而在過去的幾年間,摩爾定律越來越難應驗了。以英特爾為例,它的工藝革新速度變得愈發緩慢,在10納米製程工藝上的進展緩慢,甚至導致其所依賴的技術演進模式崩盤。


與電腦相對的是移動 SoC。高通是這個領域的領導者,進展還不錯,最新一代驍龍845處理器採用10納米製程工藝,目前也有幾款最新的手機搭載。然而高通遇到的問題是,性能提升和工藝進步之間的線性關係正在緩慢消退,這也是高通在新一代處理器上主要突出平臺效應而非性能的原因。


而誰也沒有想到,在英特爾和高通跟摩爾定律纏鬥的同時,蘋果突然用去年的 A11 和今年的 A12 在晶片工業狠狠地刷了一下存在感。



席勒透露,在採用7納米製程工藝的 A12 處理器上,蘋果塞進了將近70億顆電晶體,讓 A12 成為了蘋果乃至整個移動晶片工業史上最強大的手機處理器。


不過,可別忘了這家公司並不像高通那樣以晶片公司自居。



A12 的 6 核處理器仍然採用自家的 Fusion 架構,分成 2 個高性能核心和 4 個低功耗核心,對前臺高資源和後臺待機任務進行分別處理,總體上實現了將近五成的功耗降低;4 核圖形處理器較前代性能也有了很大提升。


不過蘋果在晶片上的大殺器,在於 Neural Engine。



這是一塊 FPGA,一種自定義能力強適合定製化計算需求,在機器學習領域被廣泛採用的集成電路。


和 A11 的雙核相比,A12 的 Neural Engine 核數暴增到了8顆。它們存在是為了:


(1)在本地處理神經網絡任務,比如圖像識別、物體追蹤、空間位置感應。


比如現場演示的籃球實時數據分析技術 Homecourt Shotscience,可以實時監測球員的位置、姿態,球出手時的高度、角度和時機等諸多信息。




(2)Neural Engine 的第二個重要任務是為 CPU 和 GPU,以及在兩個單元的不同核心之間進行任務分配,實現更高效的任務處理,提高性能、降低功耗。


第二代 Neural Engine 的存在,不僅體現了蘋果在晶片設計上的強大,更證明了一件事:為了在設備上實現甚至創造新的用戶需求,讓 iPhone 比前一代更加盡善盡美,蘋果願意深入到晶片的層面。


而這和新 iPhone 的第二個重點有關。


重點二:人工智慧


整場發布會給我留下深刻印象的點並不多,其中之一就是前面提到的籃球實時數據分析應用 Homecourt。


科技從業者可能知道,人工智慧是硬體和軟體的結合。想要有好的效果,不僅要有高性能的計算硬體,也要有強大的算法和軟體支持。


搭配蘋果的 CoreML 深度學習框架,新一代 iPhone 每秒可以進行的神經網絡計算超過5萬億次。這意味著在某些特定範疇內,最新一代 iPhone 已經超越了不久前業界頂尖的伺服器超級計算機。


當很多神經網絡級別的任務可以在本地計算,無需聯網,最大的意義在於解鎖了很多新的使用場景。比如發布會演示的新一代 iPhone 拍照的 Smart HDR 功能。


HDR 拍照就是在按下快門時,相機會拍下多張不同曝光的照片,將它們拼在一起,使得從高光到暗影的每一處細節都呈現更清晰。iPhone XS 和 XR 相機引入的 Smart HDR 功能,利用了這個邏輯,實現了更好的效果。


首先,按下快門時相機會自動拍下4張照片,利用 Neural Engine 結合 GPU 的計算能力選取最好的一張。蘋果稱其為零快門延時技術。



但過程並非如此簡單,再按下快門時,相機不僅留下了4幀,還在另一個曝光級別上拍攝了它們的複製幀,以保留高光細節;以及另外一幀高曝光,從而留下暗處細節。此謂 HDR。




最後,Neural Engine 會再次選取照片中質量最高的幾張,包括正片、高光、暗影,將其結合,從而實現 Smart HDR 效果:



最後得到的照片並不一定就和普通 HDR 或者 HDR+ 照片高下立判。但需要明確的是,這些功能並非過去的手機拍照處理器或者 ISP 可以實現的,而是需要 Neural Engine 和 CPU/GPU 配合。


你可以說蘋果殺雞用牛刀,但至少在拍照這件事上他們是認真的。


同樣是在拍照上,新一代 iPhone 可以實現更好的背景虛化效果。前代 iPhone X 剛發布時很多用戶發現人像模式效果並不好,原因在於並非雙攝像頭實現,而是單攝像頭+計算機模擬背景虛化。


席勒表示,蘋果相機工程師利用市面上頂級的相機和鏡頭所拍下的背景虛化效果,對 iPhone 相機、軟體以及 A12 Neural Engine 進行訓練,相信能夠取得更好的背景虛化效果——儘管這次仍然是計算機模擬的。


另一個例子是現場演示的多人同屏——不對,同空間聯機遊戲。這是一款增強現實 3D 射擊遊戲,幾個玩家各自操作手機,在同一個空間內射擊目標,最後比較得分。



這款遊戲利用了蘋果的 ARKit 2 增強現實平臺,結合 Neural Engine 驅動的圖像識別和空間感知能力,至少發布會現場的效果令人嘆服。


看完整場發布會,蘋果在 iPhone XS/XR 上體現的人工智慧軟硬體能力,給我留下的印象並不是它們有多強,而是在於它們整合得多麼緊密和自然。


因為究其根本,蘋果也不是一家人工智慧公司。它的業績需要銷售設備來支持。而設備給人帶來的體驗多完整,決定了設備的用戶滿意度有多高。


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