Google的自研晶片 能讓Android和iPhone站在同一起跑線嗎?
Google認為的「下一代 Android 手機」已經呼之欲出。
周一淩晨,Google 在 Twitter 上「毫無預警」地公佈了關於新一代 Pixel 手機的資訊,並首次放出了關於首代 Google 自研 SoC——Tensor Chip 的很多好料。
相比於之前已經被曝光多次的 Pixel 6 系列,其搭載的 Tensor Chip,在很多程度上都更像是這場 Android 愛好者狂歡中的真正主角,即使距離正式發佈尚有數月,消息傳出之後,Android 旗艦手機主要的上游供應商——高通的股價應聲下跌。
即使是 Google CEO Pichai 難掩激動,在社交媒體上表示”這是迄今為止 Pixel 系列最大的創新”。
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
說起機器學習,目前其中一個重要應用場景便是手機計算攝影:熟悉Android手機攝影發展的朋友一定對Google相機在手機攝影領域的開拓性地位不會陌生;雖然離初代 Pixel 發佈已經過去了五年,但Google 藉此開啟的手機”計算攝影”浪潮,時至今日仍然是手機攝影技術的主流發展方向。
在 2016 年憑藉驚豔的成像效果登頂 DxOMark 榜單的初代 Pixel
目前,手機計算攝影目前面臨的一個問題是:即使Android旗艦手機如今「性能過剩」已經是老生常談的話題,但在計算攝影所需的算力面前,現有的手機 GPU 算力捉襟見肘仍是常態:在拍照處理照片的過程中,其他在後台運行的應用進程被「殺掉」或是感受到明顯卡頓,即使是 2021 年的旗艦手機也很難完全避免。
隨著專用 TPU 單元加入,Google 也號稱 Pixel 6 將會給手機攝影領域帶來「全新體驗」:除了 Google 副總裁&硬體主管 Rick Osterloh 在 Blog 文章 中有所暗示,在面向媒體發佈樣張的展示環節,Google 也討論了 Pixel 6 借助更強算力能拓展的更多使用場景:比如把因為快速移動導致模糊的人像照片「搶救」回來, 以及讓視頻在不同的光線環境下保持最自然的白平衡等玩法。
雖然我們尚未看到任何來自 Pixel 6 的實際樣張,但從已經看過樣張的 The Verge 編輯評價來看,Pixel 6 拍攝4K HDR 視頻在與 Pixel 5 以及 iPhone 12 Pro Max 對比中最自然,沒有太多過度銳化痕跡。
諸如此類”將物理問題轉換為數據問題”,再通過機器學習構建模型來解決,一直是 Pixel 計算攝影的研發方向;這裡也能理解為什麼 Pixel 系列相機模組”三代同堂”採用同款主攝:這在 Google 研發團隊看來根本不是問題,如果貿然更換主攝模組,則需要重新採集大量數據來訓練模型,效果反而可能不如人意;而有了更強的 AI 算力,這些問題都能迎刃而解。
五年Android版本更新
除了協處理器集成以及給 Pixel 系列帶來的更多 AI 應用場景之外,另一個隨之而來的改變,則是 Pixel 6 有機會成為 Android 陣營中首款支援五年系統版本更新的手機。
由於目前絕大部分 Android 旗艦手機搭載的都是高通驍龍 SoC,手機廠商如果想給自家手機升級在高通官方支援之外的 Android 版本,則需要與高通合作開發,隨之投入的開發成本與人力,是導致很多手機廠商早早就為自家旗艦手機放棄 Android 版本更新反覆運算的主要原因;因此 Android 手機的底層系統更新一直很難做到與 iPhone 相當的軟體更新壽命。
雖然從高通驍龍 888 開始,高通開始支援 Google 主導發起的 Project Mainline 計劃,號稱要給所有搭載高通 888 的旗艦手機”四年系統版本更新”,但考慮到手機研發、量產再到最終發佈上市這一流程所花費的時間,實際上普通使用者能體驗到的,仍然是最多三年的 Android 版本更新。
如今,也只有三星、一加等少數手機品牌曾公開宣佈過,旗下的旗艦手機能夠獲得四年Android系統版本更新以及安全更新。 在這一點上,採用自研SoC的Pixel 6在這一環節上的阻力自然會減少很多。 Pixel 6 使用者有希望一直更新到五年之後的Android 17。
即使 Google 高管已經表示 Pixel 6 系列的售價將會”很高端”,但如果 Google 能藉此,在 Android 系統更新這一環上邁出新的一步,從 Android 手機使用壽命入手,讓手機活得更久,用得更舒服,實際上也降低了使用者的換機成本,同時跟隨最新的安全補丁更新也能確保了手機系統的安全,降低手機因為系統漏洞被攻擊的風險。
Google 想要打造的 Android 手機
從發佈初代自有品牌 Android 手機——Nexus One 以來,Google 製造 Android 手機已經經歷了十一年,但直到 Tensor Chip 正式發佈,Google 才稱得上正式與來自蘋果的 iPhone 站在了同一起跑線。
2010年,初代 Nexus One 發佈 | Google Blog
多年以來,這一特徵在 Pixel 系列的產品定位以及宣傳上變得愈發明顯:即使 Google 直接負責 Android 版本更新反覆運算,Pixel 也因為快速高品質的原生 Android 更新而被手機愛好者津津樂道,但 Google 對於打造自己認為的 Android 手機這件事,一直有著更大的野心。
在 Pixel 6 公佈同時發布 Google Blog 文章中,”利用 Google 最強大的前沿技術,帶來高度個性化的體驗”是多次出現的一個觀點,現實也的確如此:拋開”親兒子”標籤,Pixel 智慧手機最閃光的部分,是能即時迅速地將語音轉為文本,並自動識別語言類型的錄音 App、也是曾在 I/O 大會上驚豔全場的離線語音識別模型、抑或是利用海量數據訓練模型實現的”人像光”(Portrait Light)。 這些都是過去留給 Android 愛好者印象深刻的存在。
Google Pixel 支援後期手動補光的「人像光」功能
距離 Google 在本季度正式發佈 Pixel 6 系列還有一段時間,或許,在實際上手體驗之前我們都無法對這款自研 SoC 做出更多客觀的評價,但它所展示出的” Google 認為的 Android 手機” 已經近在眼前。
對於其他 Android 手機廠商來講,Pixel 作為先行者在這些領域的探索,如果能收到來自使用者的熱烈反饋,自然不乏跟隨者出現,帶動更多廠商跟進這些特性。 就像初代 Pixel 發佈所帶來的手機計算攝影變革一樣。
或許有一天,當你拿到新的 Android 手機時,這些都已經是能實打實提升使用體驗的標準配置。