當(dāng)軟件的進(jìn)步超過硬件的進(jìn)步時怎么辦？您只需開始構(gòu)建自己的硬件。
谷歌周一表示，其下一款旗艦手機(jī)——Pixel6 和 Pixel 6 Pro 將于今年秋季推出——這些新設(shè)備將由一款名為Tensor 的定制處理器提供動力。
谷歌指出，這顆芯片是公司芯片專家在過去四年中與機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能專家共同設(shè)計的成果，它專為即將推出的 Pixel 手機(jī)中的所有基于 Android 的魔法而打造。
這個芯片的發(fā)布，非常契合當(dāng)今科技行業(yè)巨頭越來越熱衷為其手機(jī)、筆記本電腦和其他小工具打造定制化處理器的趨勢。
根據(jù)谷歌硬件主管 RickOsterloh 的說法，該公司已經(jīng)達(dá)到了用其他公司芯片構(gòu)建的極限。“問題總是歸結(jié)為硬件能力，”Osterloh 說。“你真的能夠進(jìn)行必要的處理來真正運(yùn)行復(fù)雜的高級 AI 模型嗎？毫無疑問，使用現(xiàn)成的技術(shù)會遇到不同的限制。所以幾年前，我們就決定，如果我們要真正為未來創(chuàng)新，我們將需要建立自己的系統(tǒng)。”
當(dāng)Osterloh 說“幾年前”時，他指的是谷歌在 2016 年發(fā)布的第一款計算機(jī)芯片。谷歌將這個名為張量處理單元 (TPU) 的芯片稱為對公司開源機(jī)器學(xué)習(xí)平臺 TensorFlow 的致敬。這些 TPU 是專用芯片，旨在支持機(jī)器學(xué)習(xí)。但它們也是為大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)的 AI 服務(wù)器而構(gòu)建的。
新推出的 Tensor 芯片則將就在您手中或口袋中的 Pixel 設(shè)備中出現(xiàn)——至少，在10 月份上市的Pixel 6 手機(jī)上都會如此。
“我們之所以用這個名字，其目的是希望能夠借助它，在移動設(shè)備上真正有效地運(yùn)行 TensorFlow，”Osterloh 說。通過構(gòu)建自己的定制移動芯片，谷歌不僅在其手機(jī)上使用了 Google-y 人工智能；他們加入了蘋果和三星的行列，這兩家公司都為他們的頂級消費(fèi)電子產(chǎn)品設(shè)計了定制芯片。
他們也正在深入芯片供應(yīng)鏈的復(fù)雜世界（同時仍與芯片制造商高通為其低端Pixel 手機(jī)保持關(guān)系，至少目前如此）。在全球芯片短缺的情況下，他們做得很好。
新款 Pixel 6 背面的攝像頭模塊將于10 月上市。照片：谷歌
幾年來，谷歌一直在生產(chǎn)一些最好的智能手機(jī)相機(jī)，它在強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能模型的幫助下做到了這一點(diǎn)——也就是所謂的計算攝影，而不是將更大的相機(jī)傳感器塞進(jìn)手機(jī)。
像這樣的軟件特權(quán)應(yīng)該可以讓Pixel 手機(jī)從眾多其他 Android 手機(jī)中脫穎而出，即使谷歌并沒有銷售那么多的Pixel 。Pixel可能不是最快的手機(jī)，但 Pixel 可以篩選來電以查看它是否是機(jī)器人電話，被動地識別咖啡店正在播放的音樂，并在 Instagram 上實(shí)時轉(zhuǎn)錄視頻，即使你離線。
到目前為止，Pixel 手機(jī)一直由高通處理器驅(qū)動，該處理器為在美國銷售的大多數(shù)（非蘋果）手機(jī)賦能。谷歌新的 Tensor 芯片仍然基于與高通和其他移動處理器相同的 ARM 架構(gòu)，因此客戶無需擔(dān)心會失去與現(xiàn)代應(yīng)用程序或任何類型的兼容性。Osterloh 表示，谷歌的低端 Pixel 手機(jī)（如即將推出的 Pixel 5A）仍將使用高通驍龍芯片。
但通過設(shè)計自己的芯片，谷歌能夠更好地優(yōu)化其硬件和軟件——這正是蘋果開發(fā)自己的處理器而不是在 Mac上依賴英特爾芯片的原因。它足夠強(qiáng)大，可以在設(shè)備上處理密集的 AI 和 ML 模型（無需依賴遠(yuǎn)程云服務(wù)器）。Osterloh 沒有透露具體是誰在制造 Tensor，但他說：“我們設(shè)計、擁有并驅(qū)動它。這是我們的芯片。”
這對下一波Picel浪潮究竟意味著什么？Osterloh 表示，目前幾乎所有由 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動的 Pixel 功能（例如相機(jī)應(yīng)用程序中的夜視或人像模式）都會在使用更少計算資源的情況下變得更好。但它也將實(shí)現(xiàn)以前不可能實(shí)現(xiàn)的功能。
他的第一個例子是谷歌工程師的孩子在室內(nèi)對著相機(jī)揮手拍下的照片。它是使用 Pixel 6 Pro 拍攝的，但禁用了所有 AI 和 ML 功能。燈光不是很好，孩子在動，拿著相機(jī)的人也在動，這就是為什么孩子的臉和手波模糊的原因。Osterloh 然后將其與打開 AI 和 ML 模型時拍攝的照片進(jìn)行了比較。孩子的面部特征變得更加清晰。“我們想要做的是讓用戶了解他們的意圖并捕捉這個非常有趣的時刻，”他說。
為了達(dá)到這個效果，Pixel 會從主傳感器拍攝一張正常曝光的照片，然后從超廣角相機(jī)拍攝一張快速曝光的照片。它結(jié)合了兩者，因此可以從超寬但準(zhǔn)確的色彩和來自主傳感器的噪聲中獲得清晰度。然后，Tensor 芯片會校正運(yùn)動——拍攝對象的手波，以及由攝影師的手引起的相機(jī)抖動。它還運(yùn)行人臉檢測模型，以識別并確保拍攝對象的臉部優(yōu)先對焦。
“這是通過一系列實(shí)時并行運(yùn)行的不同復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)模型完成的，一次融合來自多個不同傳感器的圖像，”Osterloh 說。“這就是我們想要用 Tensor 做的事情，這就是它使之成為可能的原因。” Pixel 相機(jī)足夠聰明，知道它并不總是需要對每張照片都使用兩個傳感器，只是在面臨挑戰(zhàn)時才這樣做。
另一個需要改進(jìn)的領(lǐng)域是視頻質(zhì)量。與靜態(tài)攝影能力相比，Pixel 手機(jī)因其視頻性能低下而受到批評。
“在視頻上運(yùn)行許多相同的算法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)真的很難，因?yàn)橛刑嗟奶幚戆l(fā)生，”Osterloh 說。“我們真的能力有限，過去無法進(jìn)行任何這種轉(zhuǎn)變，但有了 Pixel 6，我們就做到了。有了 Tensor，我們就做到了。”
Osterloh 展示了三款手機(jī)拍攝的視頻對比：iPhone 12 Pro Max、Pixel 6 Pro 和 Pixel 5。拍攝對象是日落時分的湖邊田野，這是一個具有挑戰(zhàn)性的場景，將測試任何手機(jī)的 HDR 功能。Pixel 5 的視頻有一個過于明亮的太陽，草太綠了，而不是你期望從日落中獲得的更逼真的金黃色調(diào)。
iPhone 12 Pro Max 的剪輯更接近您在現(xiàn)實(shí)生活中看到的內(nèi)容，但在某些區(qū)域它被洗掉了，并且附近帳篷的白平衡關(guān)閉了。Pixel 6 Pro 的鏡頭提供了逼真的陰影，同時保持了您希望在這種場景中看到的自然色彩。
這是一項(xiàng)受控測試，因此很難確切地說這些新 Pixel 的視頻質(zhì)量會好多少。例如，Osterloh 沒有任何剪輯來展示 iPhone 擅長的 Pixel 的視頻穩(wěn)定性。不過，在簡短的演示中，Pixel 6 似乎比在 Pixel 5上捕獲的視頻更清晰，色彩更準(zhǔn)確.
除了提高相機(jī)性能外，Tensor 芯片還會影響 Pixel 的所有其他部分。谷歌表示，隨著該公司Titan M 安全協(xié)處理器的更新版本與 Tensor 芯片一起運(yùn)行，新手機(jī)的安全性將會得到改進(jìn)。（該公司表示，它計劃在 Pixel 發(fā)布前后發(fā)布包含更多安全相關(guān)細(xì)節(jié)的白皮書。）
Osterloh 展示的另外兩個與 Tensor 相關(guān)的更新與 Live Transcribe 相關(guān)的應(yīng)用，它可以即時自動轉(zhuǎn)錄視頻，以及谷歌鍵盤應(yīng)用程序 Gboard 中的語音聽寫。
在設(shè)備上實(shí)時轉(zhuǎn)錄視頻通常需要強(qiáng)大的計算能力。借助 Tensor，Pixel 6 手機(jī)能夠同時進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯，法國主持人的視頻證明了這一點(diǎn)，該視頻在屏幕底部將 Pixel 文字轉(zhuǎn)換為英語。（翻譯是否準(zhǔn)確，我不能說。）這也對電池壽命有影響：Osterloh說，與 Pixel 5 一樣，它的功耗約為 50%。
通過 Gboard 的語音聽寫，Osterloh 與 Pixel 交談以編寫和發(fā)送消息。聽寫很快，雖然最初漏掉了一個標(biāo)點(diǎn)符號，但在 Osterloh 說完之后又補(bǔ)上了，因?yàn)樗斫饬苏麄€段落的上下文。您也可以說“清除”或“發(fā)送”來刪除或發(fā)送信息；該軟件會理解您的語氣和意圖，因此它會知道什么時候是命令而不是句子中的單詞。
谷歌對其 Tensor 軟件功能的重大展示與典型的智能手機(jī)發(fā)布不同：傳統(tǒng)的做法通常是首先展示的是閃亮的新硬件，然后是對手機(jī)功能的更深入了解。然而谷歌在這次發(fā)布上并沒公布Pixel 6 的硬件規(guī)格。
在寫本文的時候，Osterloh 提供了 Pixel 6 和 Pixel 6 Pro 來展示所有這些改進(jìn)。很明顯，這兩款新手機(jī)共享相同的超廣角攝像頭和主傳感器，可以比 Pixel 5 多收集 150% 的光線，從而實(shí)現(xiàn)更明亮、更清晰的低光圖像。不過，Pro 是更大的手機(jī)，它還有一個額外的 4 倍光學(xué)長焦相機(jī)鏡頭。
不過，這款手機(jī)的外部設(shè)計已經(jīng)徹底改造。所有的攝像頭都位于橫跨整個手機(jī)背面的粗水平條中，而不是標(biāo)準(zhǔn)的左對齊攝像頭凸塊。有多種顏色可供選擇，相機(jī)條上方的頂部采用強(qiáng)調(diào)色，模仿原始 Pixel 的雙色調(diào)設(shè)計。
“如果我們要徹底改變引擎蓋下的東西，我們也應(yīng)該真正改變產(chǎn)品的設(shè)計，”Osterloh 說。“Pixel 一直以攝影著稱，這讓這一點(diǎn)變得非常清楚。”
除了中央安裝的自拍相機(jī)和顯示屏指紋掃描儀之外，谷歌并沒有分享關(guān)于 Pixel 的太多其他硬件信息。Osterloh 表示，該公司將在秋季接近 Pixel 6 正式發(fā)布時進(jìn)行更詳細(xì)的介紹。他也沒有分享新手機(jī)或即將推出的 Pixel5A 的定價——預(yù)計 Pixel 5A 會比旗艦機(jī)型便宜。
Osterloh 表示，谷歌仍計劃像過去幾年那樣為較舊的 Pixels 帶來一些新功能，但它仍然取決于硬件是否能夠處理它。更積極的消息是，Pixel6 系列可能會獲得更長的軟件支持。像三星這樣的競爭對手正在提供四年的安全更新和三個 Android 操作系統(tǒng)升級，但谷歌卻一直堅(jiān)持三年的支持。
Osterloh 說：“我們正在研究我們的最終數(shù)字，我們肯定看到了擴(kuò)展它的可能性，所以我們對此感到很興奮。”
谷歌對自有芯片的投資突顯了該公司對消費(fèi)硬件的承諾，盡管谷歌在全球智能手機(jī)市場的份額仍僅為個位數(shù)。Osterloh 表示，隨著時間的推移，Tensor 芯片可能會出現(xiàn)在其他消費(fèi)設(shè)備中，這將有助于其攤銷在 TPU 上的投資成本。
Moor Insights & Strategy 的高級分析師 Anshel Sag 表示：“構(gòu)建自己的芯片只能在您可以擴(kuò)展的情況下持續(xù)，并且在競爭環(huán)境中需要大量的人力來維持這一點(diǎn)。” “這就是為什么 Apple 在 iPhone、iPad 和 Mac 上構(gòu)建其芯片，并在如此多的型號上分?jǐn)傔@些芯片。”
那么，Tensor 與蘋果公司的仿生芯片相比如何，蘋果公司喜歡吹捧其為性能王者？Osterloh 還沒有準(zhǔn)備好分享新谷歌芯片的基準(zhǔn)測試。Sag 說，他認(rèn)為谷歌很難在移動芯片上完成一些尚未完成的事情。“我認(rèn)為谷歌不會立即超越 Apple 的團(tuán)隊(duì)，因?yàn)?Apple 在芯片方面取得了多代成功，”Sag 說。
不過，谷歌智能手機(jī)業(yè)務(wù)的一個可能對其有利的因素是其手機(jī)銷量相對較低。全球?qū)Π雽?dǎo)體的緊縮預(yù)計將持續(xù)數(shù)月，并影響從汽車出貨量到家用電器再到小工具的方方面面。Sag 表示，如果谷歌今年推出這種片上系統(tǒng)，該公司可能在大約兩年前訂購了晶圓，并且?guī)缀蹩梢钥隙ㄋ麄円呀?jīng)就他們預(yù)計銷售的手機(jī)數(shù)量進(jìn)行了談判。“這并不多，”Sag總結(jié)道。
“現(xiàn)在半導(dǎo)體中的幾乎所有東西都受到限制，”Osterloh 說。“對于這個特定的芯片，我們有很多控制權(quán)，我們認(rèn)為 Pixel 6 系列不會受到限制。所以這是積極的。但是”產(chǎn)品中的半導(dǎo)體如此之多，就像在每個電子產(chǎn)品中一樣，這絕對是一個難題。今年肯定影響了我們。”
