作者：包永剛

　　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(guān)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(yīng)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(shù)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(yīng)。

　　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(xué)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。

　　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(luò)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(luò)（超分辨率卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），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(cè) 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(xué)習(xí)用戶的使用習(xí)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(shù)中將 AI 算法引入快速充電和放電的整套體系，通過學(xué)習(xí)用戶的個性化使用習(xí)慣，比如玩游戲以及游戲持續(xù)的時間，再通過訓(xùn)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(yù)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(xué)習(xí)等功能變得更加有趣且實用，詳細可以查看雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))此前的文章。

　　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(guān)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(gòu)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(wù)。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(gòu)架構(gòu)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(guān)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(xué)習(xí)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(shù)升級為驍龍 865 AI Engine 上的深度學(xué)習(xí)帶寬壓縮技術(shù)，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(guān)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(yīng)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(fù)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(yīng)用提供非并行開發(fā)者訪問，將 AI 硬件和軟件更好地結(jié)合在一起。

　　據(jù)悉，高通的神經(jīng)處理 SDK 側(cè)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(luò)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(quán)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(luò)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(shù)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(lǐng)域的 AI 應(yīng)用也會越來越多。

　　雷鋒網(wǎng)小結(jié)

　　手機是 AI 技術(shù)最先普及的智能設(shè)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(wù)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(lǐng)導(dǎo)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(lǐng)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(shù)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(lǐng)域的表現(xiàn)也因此值得期待。特別是在 5G 領(lǐng)域同樣領(lǐng)先的高通，5G 和 AI 的融合，將碰撞出讓人意想不到的驚喜。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的为什么你的手机需要更强大的AI 处理器？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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