為什么你的手機需要更強大的AI處理器？

三年前，AI成為了智能手機的新賣點。一時間，支持AI特性的智能手機快速普及，AI性能表現(xiàn)成為了繼CPU、GPU之后，消費者最為關注的手機處理器參數(shù)。如今，展示AI性能已經(jīng)成為了手機和手機處理器發(fā)布會上必不可少的環(huán)節(jié)。

但你是否想過，為什么需要一款AI功能強大的手機？手機里的AI處理器究竟能做些什么？

手機有哪些AI功能？

提到手機上的AI功能，不少人馬上能想到的應該是——智能語音助手和AI拍照。毫無疑問，AI拍照是普通消費者使用最多的功能，功能包括AI背景虛化、AI超級夜景、AI美顏、AI降噪等。除此之外，一些常見的 AI 功能還包括人臉識別、通話降噪、翻譯等。

眼下，這些常見的手機AI功能正在變得強大。舉個例子，以前，手機上并不能實現(xiàn)自動語音識別（ASR）、離線實時語音翻譯的功能，隨著AI技術的進步以及硬件和軟件公司合作的深入，ASR和離線實時語音翻譯都可以在手機上實現(xiàn)，甚至還能在嘈雜的環(huán)境做出反應。

另外，在拍照方面，手機攝像頭已經(jīng)增加到三個甚至五個，在廣角、超廣角、長焦鏡頭之間切換的過程中，用戶很容易感覺到卡頓，而高通和合作伙伴共同完成的光學變焦平滑切換解決方案，能夠給用戶帶來基于AI的平滑變焦體驗。

基于AI的光學變焦平滑切換

相比智能語音助手和拍照，有些手機上的AI功能并不容易發(fā)現(xiàn)。比如，全球都很流行的短視頻平臺抖音，出于網(wǎng)絡帶寬等方面的考慮，用戶手機接收到的其實是320P分辨率的視頻，但更高的分辨率意味著更好的體驗，為此，字節(jié)跳動與高通深入合作，基于驍龍865進行優(yōu)化，借助手機的AI處理器運行特殊神經(jīng)網(wǎng)絡（超分辨率卷積神經(jīng)網(wǎng)絡），將用戶所接收到的視頻從每一幀320P分辨率提升至720P，因為通過終端側AI實現(xiàn)這一處理，用戶也能獲得更加流暢的體驗。

不僅如此，AI還能用來解決讓許多用戶感到焦慮的電量問題。iPhone就使用AI能力來學習用戶的使用習慣，從而優(yōu)化充電來延長電池的使用壽命。高通也在其Quick Charge快速充電技術中將AI算法引入快速充電和放電的整套體系，通過學習用戶的個性化使用習慣，比如玩游戲以及游戲持續(xù)的時間，再通過訓練，Quick Charge AI 能夠很好地調(diào)整整個系統(tǒng)的CPU包括充電效率。

這樣一來，Quick Charge AI就能夠進一步提升手機電池剩余可運行時間的預測準確率，最高提升可達15%。而且，還能實現(xiàn)更好的充電散熱管理，延長電池循環(huán)充電壽命，最高可延長達200天。

當然，AI還幫助手機游戲、購物、學習等功能變得更加有趣且實用。

實際上，手機AI功能的強大，需要強大的手機處理器以及AI性能來支撐。借著發(fā)布不久的驍龍865移動平臺，我們來解析一下硬件和軟件如何配合實現(xiàn)強大的AI功能。

更高性能的AI處理器，更強大的AI功能

上月初，高通發(fā)布了最新旗艦移動平臺驍龍865，新平臺很好地融合了5G和AI，能夠提供高達7.5 Gbps的峰值速率，搭載第五代高通人工智能引擎AI Engine和傳感器中樞（Sensing Hub）。此外，Spectra 480 ISP能夠?qū)崿F(xiàn)高達每秒20億像素的處理速度，Snapdragon Elite Gaming還能支持一系列端游級別的體驗和極致逼真圖形性能等新特性，能夠給用戶帶來出色的拍攝和游戲體驗。

作為驍龍865升級的重點，新一代Kryo 585 CPU的性能提升達25%，全新Adreno 650 GPU的整體性能較前代平臺提升25%。與AI功能最密切相關的AI Engine，驍龍865集成的第五代AI Engine，性能最高可達每秒15萬億次運算（15 TOPS），是上一代驍龍855 AI性能的兩倍，相比驍龍845 AI性能更是提高了5倍。

驍龍865 AI性能顯著的提升并不是依靠某一個處理器的提升。AI Engine一直采用多核異構計算的解決方案，通過Kryo CPU、Adreno GPU、Hexagon處理器的協(xié)同處理，共同完成AI任務。第五代AI Engine核心的Hexagon處理器進行了全新升級，TOPS性能是前代張量加速器的4倍，運行能效同時提升35%。驍龍865的Adreno 650 GPU的AI算力相比于前代驍龍855的GPU AI算力也提升超過兩倍，成為最強的手機AI處理器。

當然，AI Engine多核異構架構也能在性能和功耗之間取得最佳平衡。對于電池供電的智能手機而言，兼具高性能和低功耗的特性至關重要，與AI Engine性能提升的思路一樣，高通降低功耗同樣沒有局限于某一個硬件，而是從系統(tǒng)的角度進行優(yōu)化。

深度學習算法是目前AI最常用的算法，這類算法帶來了大量的卷積運算，但耗能最多的并非卷積計算，而是數(shù)據(jù)的搬運。為此，高通把驍龍820上就采用的帶寬壓縮技術升級為驍龍865 AI Engine上的深度學習帶寬壓縮技術，可以實現(xiàn)高達50%壓縮比的無損壓縮，通過這種方式，大大降低了對內(nèi)存的訪問。而且，驍龍865新支持的LPDDR5可以帶來30% 的帶寬提升，共同實現(xiàn)功耗的降低。

還需一提的是，為了進一步提升手機處理器的智能化程度，驍龍865還集成了傳感器中樞（Sensing Hub），可以用作音頻、視頻的實時感知。在功耗控制方面，這個傳感器中樞的多關鍵詞語言語音喚醒功耗小于1毫安，配合AI Engine可以在極低的功耗下讓手機能夠感知周圍的環(huán)境。

比如前面提到的ASR，高通與谷歌合作共同增強了Android Neural Networks API，并將Google Assistant的語音識別功能從CPU遷移到Hexagon，降低功耗達3倍，延遲降低30%，實現(xiàn)全天始終在線的語音翻譯，進一步將情境感知AI提升至全新水平。

不過，再強大的硬件也需要軟件來釋放其“魔力”。

更多有趣的AI功能即將到來

抖音、Snapchat、谷歌翻譯、有道翻譯等APP輸出了手機的AI功能，這也是手機AI軟件和硬件開發(fā)者緊密合作的成果。不過，雙方的合作有一個巨大的鴻溝，一方面，軟件開發(fā)者不了解底層的硬件，調(diào)用和優(yōu)化硬件對他們而言是個巨大的難題；另一方面，硬件提供方往往對軟件開發(fā)者的多樣化需求不夠了解，很難滿足所有開發(fā)者的需求。

因此，與傳統(tǒng)芯片不同，AI芯片的提供方需要提供一套涵蓋硬件、軟件、工具的完整解決方案，才能夠保證一切協(xié)同工作。從最頂層到最底層分別是應用程序、框架、Runtime、庫、硬件加速器。

就框架而言，AI開發(fā)者可能會使用TensorFlow、PyTorch等框架，AI芯片公司都會盡量支持主流的AI框架。為了簡化AI開發(fā)者的工作，目前，驍龍865可支持超過160個算子，算子指的是框架中存在的復雜函數(shù)，可以幫助張量更好地工作。還值得一提的是，開發(fā)者還能利用Adreno支持的Open CL和Hexagon SDK打造自定義算子，這樣開發(fā)者就能在框架上實現(xiàn)差異化，也能充分利用驍龍平臺提供的強大AI算力。

在Runtime層，為了支持移動終端上的AI性能，高通在全球率先推出面向移動平臺的AI軟件工具包。高通神經(jīng)處理SDK與Android Neural Networks API的協(xié)作可為驍龍移動平臺上第一方和第三方應用提供非并行開發(fā)者訪問，將AI硬件和軟件更好地結合在一起。

據(jù)悉，高通的神經(jīng)處理SDK側重于改善能耗、性能、訪問等多個方面，還提供每月的版本更新，并與合作伙伴尤其是OEM緊密合作，提供頂級的AI解決方案，支持更多的網(wǎng)絡和更高的性能。高通AI研發(fā)團隊還與谷歌緊密合作，共同優(yōu)化Android Neural Networks API，實現(xiàn)了3-5倍的性能提升，讓接入也更加簡單。

需要補充的是，高通還推出了Hexagon NN Direct，例如，通過與谷歌合作能讓TensorFlow Lite的開發(fā)者越過Runtime直接訪問終端，直接運行在Hexagon內(nèi)核上的庫，也能為其他解決方案商提供相同的訪問權限。

這一功能能夠帶來顯著提升，Snapchat可以通過利用Hexagon NN Direct，可以將視頻從每秒10幀提升到了每秒超過40幀。

除此之外，高通還推出了全新的AI模型效率工具包，這套工具包能夠通過去除網(wǎng)絡中的冗余層，以低于1%的準確度損失實現(xiàn)3倍的模型壓縮，這對大多數(shù)用例綽綽有余。另外，這個工具包還能將32位的AI模型壓縮到8位，將每瓦特性能提升超過4倍。

基于高性能硬件和易于使用的軟件，驍龍的AI技術已賦能全球超過10億部終端。隨著硬件性能進一步的提升和軟件的迭代和創(chuàng)新，更多XR、工作、社交等領域的AI應用也會越來越多。

雷鋒網(wǎng)小結

手機是AI技術最先普及的智能設備，但在兩年前，消費者能夠使用到的AI功能非常有限。隨著手機AI性能的不斷提升以及AI算法和軟件的不斷迭代，2019年AI拍照已經(jīng)成為了最受消費者喜歡的AI功能，并且，得益于手機端AI性能的強大，之前只能靠云端實現(xiàn)的AI任務在終端也可以實現(xiàn)很好的效果。手機AI功能更實用的同時，也催生了許多更加有趣和新奇的AI功能。

這一市場的領導者高通，其最新旗艦移動平臺驍龍865能有優(yōu)秀的AI性能表現(xiàn)，也是得益于長期的積累。早在2007年，Qualcomm Research就啟動了首個人工智能項目，此后不斷加強在AI領域的研發(fā)，并在2018年成立了Qualcomm AI Research。

當然，芯片的成功，特別是AI芯片的成功，軟硬件更好地融合以及生態(tài)的繁榮更加重要，憑借強大的技術實力以及號召力，高通在全球已經(jīng)擁有了眾多的AI合作伙伴，其在AI領域的表現(xiàn)也因此值得期待。特別是在5G領域同樣領先的高通，5G和AI的融合，將碰撞出讓人意想不到的驚喜。

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