Зачем в мобильные процессоры вставляют нейронные сети

Виртуальные голосовые ассистенты стали прорывной технологией в мире программного обеспечения. В их основу легли искусственный интеллект, нейронные сети и различные алгоритмы глубокого обучения, позволяющие помощникам самостоятельно обучаться. Теперь искусственный интеллект пришел в процессоры и начинает развиваться на аппаратном уровне. Это выглядит намного более впечатляюще, чем вы можете себе представить.

Компания Apple представила в этом году свой новый флагманский процессор для мобильных устройств — Apple A11 Bionic со встроенной нейронной системой, предназначенной для отдельной работы с искусственным интеллектом.

Технологический гигант Huawei стал первым среди конкурентов после Apple, кто показал аналогичную разработку — Kirin 970 может похвастаться специальным процессором нейронной обработки. По слухам, Samsung тоже ведет работу над подобным чипом. Ожидается, что таким будет следующий флагман линейки Exynos и, возможно, он дебютирует в Galaxy S9.

Другие известные производители, включая Intel, NVIDIA и прочих также работают над процессорами, поддерживающими работу с искусственным интеллектом. Искусственный интеллект быстро набирает популярность и все больше проникает в привычные для нас технологии, выводя их функциональность на новый уровень и в то же время упрощая работу с ними.

Но, как это обычно бывает, производители смартфонов используют различные маркетинговые уловки, чтобы выставить себя в лучшем свете. Сегодня мы разберемся, существует ли искусственный интеллект в мобильных чипах на самом деле и как это работает в действительности.

ИИ как мозг мобильного процессора

Искусственный интеллект, ИИ
Компании хотят, чтобы люди верили, что они разработали умный чип — умеющий самостоятельно думать или тот, который может имитировать человеческий мозг.

Как бы они не хотели, сегодняшние даже самые передовые проекты в этой области не так близки к тому, как об этом заявляют. В реальности все намного скучнее, чем можно подумать. По сути, все текущие процессоры со встроенным искусственным интеллектом просто делают программные задачи более эффективными за счет машинного обучения.

Процессоры с искусственным интеллектом делают программные задачи типа машинного обучения более эффективными, не более того.

Существует важное различие между искусственным интеллектом и машинным обучением, о котором стоит рассказать.

Искусственный интеллект (AI) — это очень широкая концепция, используемая для описания машин, которые могут «думать как люди» или иметь какую-то форму искусственного мозга с возможностями, очень похожими на наши собственные.

Машинное обучение, в свою очередь, является лишь частью компьютерной программы, разработанной с целью обработки данных и принятия решения на основе результатов. На основе этих же результатов машинное обучение может даже прогнозировать будущие исходы, но до возможностей настоящего искусственного интеллекта ему очень далеко.

В помощь машинному обучению также приходят нейронные сети. Это компьютерные системы, предназначенные помогать программам на основе машинного обучения сортировать данные и позволяющие компьютерам классифицировать их подобными людям способами. Речь о таких процессах, как определение местоположения по картинке или определение марки и цвета автомобиля. Нейронные сети и машинное обучение умны, но они определенно не разумны.

Искусственный интеллект, ИИ
Что касается искусственного интеллекта, то в данном случае маркетинговые отделы производителей завышают ожидания. ИИ — это не мозг процессора, а только один из его компонентов. Он повышает производительность и эффективность задач, которые сегодня связаны с умными помощниками. В основном работа ИИ в чипе отвечает за качественное распознавание голоса и изображений, но есть и другие варианты использования.

Нейронные сети — новые типы вычислений (NPU)

Возможно, самый большой вопрос, на который предстоит ответить: почему компании внезапно внедрили искусственный интеллект в АО? В чем заключается работа ИИ в процессоре? Почему именно сейчас?

Наверняка вы заметили, что в этом году популярность нейронных сетей, машинного обучения и гетерогенных вычислений значительно возросла. О них говорят везде и всюду, как о будущем мира технологий.

Все это связано с развитием вариантов использования NPU для пользователей смартфонов. Для них эти технологии помогают расширять уже известные возможности. Обработка аудио, изображений и голоса, прогнозирование человеческой деятельности, обработка языков, ускорение результатов поиска, расширенное шифрование данных — и это еще неполный список того, в чем сегодня задействованы системы ИИ.

Huawei Kirin 970 с нейронным блоком обработки (NPU)

Это новый уровень вычислений, требующий больше мощности. Большинство современных 64-битных процессоров не особенно хорошо справляется с искусственным интеллектом. 8- и 16-битная математика с плавающей запятой, сопоставление шаблонов, поиск базы данных, манипуляции с битовыми полями и высокопараллельная обработка — вот лишь некоторые примеры, которые работают быстрее на специализированном оборудовании, чем на ЦПУ общего назначения.

Чтобы учесть рост вычислений и новых вариантов использования, имеет смысл разработать процессор нового типа, который лучше подходит для таких задач. Именно поэтому ИИ теперь внедряется в мобильные чипы для смартфонов. Он даст разработчикам базовый уровень для программного обеспечения нового поколения.

Эффективность — это ключ

Новые чипы с искусственным интеллектом не просто обеспечивают большую вычислительную мощность. Они также создаются для повышения эффективности в трех основных областях: размер кристалла, уровень вычислений и энергоэффективность.

Сегодняшние системы на чипе топового класса комплектуются десятками компонентов, начиная от драйверов для дисплея и заканчивая встроенным модемом связи. Все это должно вписаться в один маленький кристалл без ограничений по мощности, не обходясь при этом в кругленькую сумму (читайте о законе Мура для получения дополнительной информации). Разработчики процессоров должны придерживаться этих правил при внедрении новых возможностей типа обработки нейронными сетями и собственной системы искусственного интеллекта.

Выделенный процессор искусственного интеллекта (NPU) в системе на чипе смартфона разработан для вычислительной энергоэффективности и определенного подмножества математических задач.

Вместо создания новых, более мощных ядер лучше разработать отдельный выделенный компонент, который может эффективно обрабатывать определенный набор задач.

Искусственный интеллект, ИИ

Мы видели подобное уже много раз за всю историю развития процессоров (вспомните дополнительные модули с плавающей точкой в первых чипах и, например, процессор обработки сигналов Hexagon DSP во флагманских моделях Qualcomm). Сейчас DSP не так популярны из-за быстрой смены вычислительной мощности, однако повышение энергоэффективности и машинное обучение восстанавливают этот спрос.

Что в итоге?

Не стоит сомневаться по поводу заявленных возможностей искусственного интеллекта и нейронных сетей в процессорах нового поколения. Они действительно сделают наши смартфоны умнее, но о настоящем искусственном интеллекте внутри мобильного устройства речи не идет.

Искусственный интеллект, ИИ

Например, Huawei уже рекламирует свой следующий флагман Mate 10 не как смартфон, а как «интеллектуальную машину». Без злых шуток в сторону Apple с ее A11 Bionic не обошлось, но что значит это словосочетание? На деле Mate 10 окажется таким же iPhone 8 — флагманским смартфоном с процессором, умеющим работать с искусственным интеллектом. Huawei переигрывает.

А что думают читатели Pixel Story о процессорах на базе ИИ? Выведут ли они производительность и эффективность современных смартфонов на новый уровень? Пишите в комментариях!

0 комментов Вперед к обсуждению! 🙈 →