Google的自研芯片 能让Android和iPhone站在同一起跑线吗?

2021年08月06日 21:29 次阅读 稿源:GeekPark极客公园 条评论

Google认为的“下一代 Android 手机”已经呼之欲出。

周一凌晨,Google 在 Twitter 上“毫无预警”地公布了关于新一代 Pixel 手机的信息,并首次放出了关于首代 Google 自研 SoC——Tensor Chip 的很多好料。

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相比于之前已经被曝光多次的 Pixel 6 系列,其搭载的 Tensor Chip,在很多程度上都更像是这场 Android 爱好者狂欢中的真正主角,即使距离正式发布尚有数月,消息传出之后,Android 旗舰手机主要的上游供应商——高通的股价应声下跌。

即使是 Google CEO Pichai 难掩激动,在社交媒体上表示“这是迄今为止 Pixel 系列最大的创新”。

从目前的已知信息中,我们不仅可以找到未来 Pixel 手机可能的发展方向,还能看出 Google 对于“Android 手机怎么造”这件事的独特理解。

Tensor Chip 有什么干货?

即使 Tensor Chip 被 Google 寄予厚望,但它的定位也并非在性能层面击败 Pixel 手机最大的对手——搭载的 A 系列芯片的 iPhone

恰恰相反,“手机运存 4G 足矣”是 Google 很长一段时间之内在制造/设计自有品牌 Android 手机时遵循的逻辑,即使是到了最新一代的 Pixel 5 上也只是刚升级到了 8G 运存。这是来自 Android 开发团队眼中的“标准答案”,和国内 Android 旗舰手机如今普遍运行内存 12G/16G,甚至即将突破 20G 的军备竞赛式更新对比,两种不同解决方案之间区别,也非常值得思考。

在 Google 的理解中,如今 Android 手机已经跨过了“手机综合性能不足”的门槛,下一代手机需要并非更强的性能、更大的运存,但想要继续改善如今智能手机的使用体验,则需要借助各种使用深度学习技术、针对使用场景优化的协处理器来完成。

因此,在过去五年中,Google 不断在自家 Pixel 系列智能手机上“试水”,为其搭载各种自研协处理器:在这份列表上,不仅有用于辅助 Pixel 提升计算摄影照片后期处理速度的 Pixel Visual Core,还有提升智能助理识别本地语音模型效率的 Pixel Neural Core,以及同样出自 Google 之手的 Titan M 安全芯片。这也让 Pixel 系列手机的主板非常特立独行:Google 自研的协处理器,往往会占据很大一部分的主板面积。

Google Pixel 搭载的各种自研协处理器

因此在很大程度上,Tensor Chip 早已不是 Google 从零起步打造的芯片项目。在 Tensor Chip 中,Google 终于得以将过去发布的各种协处理器,全部整合进 SoC 中,除了能通过改进设计继续挖掘性能之外,Google 也有机会塞进更多重量级的“私货”。

在 Google 的计划中,自研 SoC 其中一个重要目的就是进一步推动 Google 旗下各种 AI / 机器学习技术,借助算力更强悍的移动端硬件,走出实验室,来到普通用户的实际使用中。通过实际运用获得更多可供训练 AI 的数据,进一步推动 AI 的实用化。

当然,想让这些平时在超级计算机上运行的各种技术,很难在普通的智能手机上正常运行,对应的算力提升必不可少——要是能直接把实验室的运行环境直接塞到智能手机中,那当然是最好。

于是 Google 真的这么做了。

除了各种协处理器,Tensor Chip 相比于现有其他 SoC 最大的区别其实在于:它加入了 Google 针对移动设备定制的 TPU 处理单元,这是 Google Cloud 云服务团队针对机器学习加速设计的专用芯片,在推出针对 Pixel 6 的定制版之前,TPU 已经在过去五年内迭代了四个版本,最新的 V4 版本一个 Pod 的算力就可达 1 exaFlOP,是目前世界第一超算“富岳”算力的两倍。

Google 在 I/O 21 主题演讲发布的最新版本 TPU v4

从命名方式上,我们也能看出 Tensor Chip 与 TPU(全称为 Tensor Processing Units)之间密不可分的联系:虽然针对移动平台研发的的 Tensor Chip 算力当然无法与针对服务器场景的 TPU 同日而语,但毫无疑问,Google 想借此类“跨界硬件”,进一步挖掘自家 AI 技术在实际应用场景的潜力。

计算摄影再进一步

说起机器学习,目前其中一个重要应用场景便是手机计算摄影:熟悉 Android 手机摄影发展的朋友一定对 Google 相机在手机摄影领域的开拓性地位不会陌生;虽然离初代 Pixel 发布已经过去了五年,但 Google 借此开启的手机“计算摄影”浪潮,时至今日仍然是手机摄影技术的主流发展方向。

在 2016 年凭借惊艳的成像效果登顶 DxOMark 榜单的初代 Pixel

目前,手机计算摄影目前面临的一个问题是:即使 Android 旗舰手机如今“性能过剩”已经是老生常谈的话题,但在计算摄影所需的算力面前,现有的手机 GPU 算力捉襟见肘仍是常态:在拍照处理照片的过程中,其他在后台运行的应用进程被“杀掉”或是感受到明显卡顿,即使是 2021 年的旗舰手机也很难完全避免。

随着专用 TPU 单元加入,Google 也号称 Pixel 6 将会给手机摄影领域带来“全新体验”:除了 Google 副总裁&硬件主管 Rick Osterloh 在 Blog 文章 中有所暗示,在面向媒体发布样张的展示环节,Google 也讨论了 Pixel 6 借助更强算力能拓展的更多使用场景:比如把因为快速移动导致模糊的人像照片“抢救”回来,以及让视频在不同的光线环境下保持最自然的白平衡等玩法。

虽然我们尚未看到任何来自 Pixel 6 的实际样张,但从已经看过样张的 The Verge 编辑评价来看,Pixel 6 拍摄 4K HDR 视频在与 Pixel 5 以及 iPhone 12 Pro Max 对比中最自然,没有太多过度锐化痕迹。

诸如此类“将物理问题转换为数据问题”,再通过机器学习构建模型来解决,一直是 Pixel 计算摄影的研发方向;这里也能理解为什么 Pixel 系列相机模组“三代同堂”采用同款主摄:这在 Google 研发团队看来根本不是问题,如果贸然更换主摄模组,则需要重新采集大量数据来训练模型,效果反而可能不如人意;而有了更强的 AI 算力,这些问题都能迎刃而解。

五年 Android 版本更新

除了协处理器集成以及给 Pixel 系列带来的更多 AI 应用场景之外,另一个随之而来的改变,则是 Pixel 6 有机会成为 Android 阵营中首款支持五年系统版本更新的手机。

由于目前绝大部分 Android 旗舰手机搭载的都是高通骁龙 SoC,手机厂商如果想给自家手机升级在高通官方支持之外的 Android 版本,则需要与高通合作开发,随之投入的开发成本与人力,是导致很多手机厂商早早就为自家旗舰手机放弃 Android 版本更新迭代的主要原因;因此 Android 手机的底层系统更新一直很难做到与 iPhone 相当的软件更新寿命。

虽然从高通骁龙 888 开始,高通开始支持 Google 主导发起的 Project Mainline 计划,号称要给所有搭载高通 888 的旗舰手机“四年系统版本更新”,但考虑到手机研发、量产再到最终发布上市这一流程所花费的时间,实际上普通用户能体验到的,仍然是最多三年的 Android 版本更新。

如今,也只有三星一加等少数手机品牌曾公开宣布过,旗下的旗舰手机能够获得四年 Android 系统版本更新以及安全更新。在这一点上,采用自研 SoC 的 Pixel 6 在这一环节上的阻力自然会减少很多。Pixel 6 用户有希望一直更新到五年之后的 Android 17。

即使 Google 高管已经表示 Pixel 6 系列的售价将会“很高端”,但如果 Google 能借此,在 Android 系统更新这一环上迈出新的一步,从 Android 手机使用寿命入手,让手机活得更久,用得更舒服,实际上也降低了用户的换机成本,同时跟随最新的安全补丁更新也能确保了手机系统的安全,降低手机因为系统漏洞被攻击的风险。

Google 想要打造的 Android 手机

从发布初代自有品牌 Android 手机——Nexus One 以来,Google 制造 Android 手机已经经历了十一年,但直到 Tensor Chip 正式发布,Google 才称得上正式与来自苹果的 iPhone 站在了同一起跑线。

2010 年,初代 Nexus One 发布 | Google Blog

多年以来,这一特征在 Pixel 系列的产品定位以及宣传上变得愈发明显:即使 Google 直接负责 Android 版本更新迭代,Pixel 也因为快速高质量的原生 Android 更新而被手机爱好者津津乐道,但 Google 对于打造自己认为的 Android 手机这件事,一直有着更大的野心。

在 Pixel 6 公布同时发布 Google Blog 文章中,“利用 Google 最强大的前沿技术,带来高度个性化的体验”是多次出现的一个观点,现实也的确如此:抛开“亲儿子”标签,Pixel 智能手机最闪光的部分,是能即时迅速地将语音转为文本,并自动识别语言类型的录音 App、也是曾在 I/O 大会上惊艳全场的离线语音识别模型、抑或是利用海量数据训练模型实现的“人像光”(Portrait Light)。这些都是过去留给 Android 爱好者印象深刻的存在。

Google Pixel 支持后期手动补光的“人像光”功能

距离 Google 在本季度正式发布 Pixel 6 系列还有一段时间,或许,在实际上手体验之前我们都无法对这款自研 SoC 做出更多客观的评价,但它所展示出的“Google 认为的 Android 手机”已经近在眼前。

对于其他 Android 手机厂商来讲,Pixel 作为先行者在这些领域的探索,如果能收到来自用户的热烈反馈,自然不乏跟随者出现,带动更多厂商跟进这些特性。就像初代 Pixel 发布所带来的手机计算摄影变革一样。

或许有一天,当你拿到新的 Android 手机时,这些都已经是能实打实提升使用体验的标准配置。

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