هوآوی امسال خانواده فبلت های پرچمدار خود یعنی میت 10 (بررسی دیجیاتو) و دو برادر دیگرش را همراه با چیپست جدیدی معرفی کرده که می تواند آغازگر نسل نوینی در دنیای موبایل باشد. این چیپست که Kirin 970 نام دارد، برای اولین بار به پردازنده اختصاصی هوش مصنوعی به نام «واحد پردازش عصبی» یا NPU مجهز شده و شرکت چینی هم مانور تبلیغاتی زیادی روی آن می دهد.
اینکه پردازنده اختصاصی هوش مصنوعی در موبایل چه نقشی دارد را قبلاً در این مقاله بررسی کردیم، اما در این مطلب می خواهیم ببینیم پردازنده AI در هوآوی میت 10 واقعاً چه کاری انجام می دهد و آیا موبایل های آینده به چنین سخت افزاری نیاز دارند یا خیر. اول از همه بهتر است نگاهی به چیپست Kirin 970 بیندازیم.
معماری چیپست Kirin 970
هوآوی یازدهم شهریور امسال در جریان نمایشگاه IFA 2017 چیپست Kirin 970 را معرفی کرد و آن را عامل برتری خود مقابل اپل و سامسونگ نامید. معماری این چیپ مجتمع را می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:
این قطعه سیلیکونی کوچک که 5.5 میلیارد ترانزیستور را در مساحت 1 سانتیمتر مربع جای داده، شامل یک CPU هشت هسته ای، یک GPU دوازده هسته ای و یک واحد اختصاصی AI به نام NPU می شود.
NPU چیست؟
شاید بهترین توضیح برای NPU را بتوان از زبان «جاستین ژانگ» مدیر ارشد مارکتینگ موبایل هوآوی بیان کرد:
در CPU و GPU پردازش اطلاعات مرحله به مرحله صورت می گیرد، یعنی پس از اجرای گام الف به سراغ گام ب میرویم. در مقابل NPU شبیه مغز انسان عمل می کند و همه چیز را به صورت همزمان و در لحظه پردازش می کند.
هدف اصلی NPU پردازش محلی عملیات هوش مصنوعی است
این پلتفرم AI در چیپست Kirin 970 امکان استفاده همزمان از هوش مصنوعی مبتنی بر کلاود و هوش مصنوعی مقیم در دستگاه را فراهم می سازد. «کریستوفر کوتل» نایب رئیس مارکتینگ نرم افزار هوآوی می گوید اپلیکیشن هایی مانند پریسما به طور همزمان ISP (پردازنده سیگنال تصویری) و CPU (پردازنده اصلی) و GPU (پردازشگر گرافیکی) را به خدمت می گیرند، اما باز هم به توان بیشتری برای عملیات هوش مصنوعی (اعمال فیلترها) نیاز دارند و به ناچار از AI مبتنی بر کلاود استفاده می کنند.
حال اگر واحد هوش مصنوعی را از پردازنده اصلی جدا کنیم، اپلیکیشن می تواند با مصرف انرژی کمتر و سرعت بسیار بیشتر این عملیات اختصاصی را به صورت محلی انجام دهد و نیاز به برقراری ارتباط با سرور نخواهد داشت.
بنابراین در چیپست Kirin 970 چهار پردازشگر اختصاصی در اختیار داریم: CPU به زمان بندی وظایف، توازن بار (لود بالانس) و اختصاص حافظه می پردازد، GPU رندر رابط کاربری و پردازش گرافیکی را بر عهده دارد، ISP/DSP عملیات پردازش تصویر و مدیریت دوربین را انجام می دهد و NPU هم محاسبات هوش مصنوعی را به اجرا در می آورد.
پردازنده AI میت 10 سه برابر قوی تر از موتور عصبی آیفون 10 است
توان عملیاتی واحد پردازش عصبی (NPU) در چیپست Kirin 970 برابر با 1.92 ترافلاپس (عملیات ممیز شناور FP16) عنوان شده که سه برابر بیشتر از توان پردازشگر گرافیکی به کار رفته در چیپست Kirin 960، و سه برابر قوی تر از موتور عصبی چیپست A11 اپل است که در آیفون های امسال به کار رفته. چیپ مجتمع Kirin 970 می تواند 2005 تصویر را در هر دقیقه شناسایی کند، در حالی که نسل قبلی بدون NPU توانایی پردازش 97 تصویر را در هر دقیقه دارد.
طبق تست های داخلی هوآوی چیپست جدید آنها در عملیات هوش مصنوعی 25 برابر سریع تر از CPU عمل می کند در حالی که ابعادی نصف آن دارد و 50 برابر انرژی کمتری مصرف می نماید. این چیپست در پردازش تصویر (که یکی از کاربردهای اصلی هوش مصنوعی به شمار می رود) تقریباً دو برابر سریع تر از آیفون 8 پلاس و 21 برابر سریع تر از گلکسی اس 8 پلاس است. ویدیوی دموی این مقایسه را می توانید در زیر مشاهده کنید:
البته باید اشاره کنیم که تست فوق چندان استاندارد نیست و شاید اختلاف در دنیای واقعی در این حد نباشد. بنابراین به سراغ یکی از معدود ابزارهای بنچمارک هوش مصنوعی در دنیای موبایل یعنی اپلیکیشن PCMark و تست Computer Vision می رویم. تست «بینایی کامپیوتری» مورد بحث، کارآیی دستگاه در بخش ادراک تصویر را بر اساس الگوریتم های استاندارد زیر ارزیابی می کند:
- تنسور فلو (TensorFlow) که یک کتابخانه اپن سورس در زمینه یادگیری ماشین است و توسط گوگل توسعه یافته. این تست از شبکه عصبی آموزش دیده برای تشخیص اجزای حاضر در عکس بهره می گیرد.
- ZXing که مجموعه ای از تست ها برای تشخیص بارکد و کدهای QR است.
- Tesseract که یک کتابخانه اپن سورس برای تشخیص متن (OCR) به شمار می رود.
ما این تست را روی میت 10، آنر 9، گلکسی نوت 8 و اکسپریا XZ پریمیوم اجرا کردیم تا ببینیم آیا ادعای هواوی صحت دارد یا خیر. در تصویر زیر مقایسه نتایج را مشاهده می کنید:
همان طور که می بینید، با وجود اینکه تست Computer Vision هنوز برای بهره گیری از پردازنده های اختصاصی هوش مصنوعی بهینه نشده، اما میت 10 اختلاف قابل توجهی با رقبا دارد و نشان می دهد حتی پیش از اینکه API این پردازنده در اختیار برنامه نویسان قرار گرفته و در اپلیکیشن ها تعبیه شود، باز هم کاربران می توانند از مزایای عمومی آن بهره مند شوند.
طبق اعلام رسمی هوآوی با ارائه آپدیت های OTA می توان عملکرد الگوریتم های هوش مصنوعی NPU را بهبود بخشید یا قابلیت های جدیدی به آن اضافه کرد. در ادامه می خواهیم کارکردهای کنونی و ملموس واحد پردازش عصبی (NPU) چیپست Kirin 970 در فبلت های جدید هوآوی را بررسی کنیم.
نقش NPU در میت 10
واحد پردازش عصبی چیپست Kirin 970 در فبلت میت 10 در کنار پردازشگر سیگنال تصویر (ISP) عکاسی هوشمند را ممکن می سازد، در برخی عملیات ویژه تشخیص الگو و پردازش تصویر نقش دارد، و از سوی دیگر کاهش نویز مبتنی بر AI را در تمامی حالات دریافت صدا (فیلمبرداری، ضبط صدا، مکالمه و تشخیص گفتار) فراهم می نماید. در ادامه این موارد را یک به یک بررسی می کنیم.
عکاسی هوشمند
فاصله زمانی کوتاه بین تصمیم گیری برای ثبت یک لحظه، فشردن دکمه شاتر (مجازی)، فوکوس روی سوژه و پردازش نهایی باعث می شود تا گاهی اوقات خروجی کار، آن چیزی که انتظار داشتید از آب در نیاید. هوآوی در میت 10 می خواهد تا با ترکیب پردازشگر سیگنال تصویری دوگانه و پردازنده هوش مصنوعی، تصاویر تار را برای همیشه به دست فراموشی بسپارد.
علاوه بر سرعت عملکرد فوق العاده پردازشگر تصویر دوگانه (Dual ISP) در میت 10، موتور هوش مصنوعی هم در موارد زیر به کمک شما می آید:
- فوکوس سریع چهارگانه (لیزری، تشخیص عمق، تشخیص کنتراست و تشخیص فاز)
- شناسایی وضعیت مختلف سوژه اعم از سکون یا حرکت کند، متوسط و سریع
- تشخیص چهره به صورت سخت افزاری
- شناسایی خودکار صحنه های مختلف
- کاهش نویز هوشمند در شرایط کم نور
هوآوی در ویدیوی زیر قابلیت فوکوس هوشمند و تشخیص حرکت پیشرفته چیپست Kirin 970 را با آیفون 8 پلاس مقایسه کرده است:
میت 10 در عمل هم به ما ثابت کرد که تقریباً نمی توانید سوژه تار یا خارج از فوکوس را ثبت کنید، حتی سوژه های پر جنب و جوش هم به صورت هوشمند ردیابی شده و در محدوده فوکوس باقی می مانند. در محیط های تاریک هم به کمک جذب نور بالای لنز (ضریب اف 1.6) و فوکوس هیبریدی، اکثر صحنه ها به شکل واضح ثبت می شوند.
جالب است بدانید الگوریتم شبکه عصبی Kirin 970 با بیش از 100 میلیون تصویر مختلف آموزش داده شده و در عمل هم می بینیم میت 10 تا سیزده صحنه مختلف را به صورت آنی شناسایی می کند.
اگر این سؤال برایتان به وجود آمده که عکاسی از سگ و گربه چه تفاوتی با هم دارد، پاسخ هوآوی را در ادامه مطالعه کنید:
- چشمان گربه بازتاب بیشتری نسبت به چشمان سگ دارند، بنابراین برای ثبت تصاویر نزدیک (کلوزآپ) در محیط داخلی پرنور یا زیر تابش آفتاب، دوربین مقدار حساسیت ISO را پایین می آورد.
- بافت موی بدن گربه و سگ با یکدیگر تفاوت دارند و بنابراین باید مقدار شارپنس و درجه کاهش نویز متفاوتی را برای آنها در نظر گرفت.
- در حالت کلی گربه ها از سگ ها کوچک ترند و بنابراین مقدار عمق میدان در نظر گرفته شده برای آنها تفاوت خواهد داشت.
ما به عنوان نمونه از یک ظرف غذا و یک گلدان در دو حالت خودکار (هوشمند) و تنظیمات دستی عکس گرفتیم که تصاویر آن را در زیر می بینید. واضح است که سیستم هوشمند دوربین میت 10 با افزایش کنتراست و اشباع رنگ، خروجی دلچسب تری را در مقایسه با حالت عادی به وجود آورده است:
یا زمانی که از یک نوشته عکس می گیرید، میت 10 به خوبی وضعیت را تشخیص داده و پس از ثبت تصویر، شارپنس و کنتراست آن را به نحوی افزایش می دهد تا خوانایی متن را افزایش دهد.
بنابراین می توان گفت با تکیه بر پردازشگر سیگنال تصویری دوگانه در هوآوی میت 10 و پردازنده اختصاصی هوش مصنوعی، هنر عکاسی شما چند پله ارتقاء می یابد و می توانید به سادگی هرچه بیشتر، عکس های جذابی را به ثبت برسانید.
تشخیص متن و ترجمه
یکی از عملیات تخصصی و ویژه واحد NPU در میت 10 (یا هر سیستم هوش مصنوعی دیگر) تشخیص الگو است. تشخیص الگو کاربردهای زیادی دارد اما یکی از مواردی که فعلاً به دنیای موبایل راه یافته، شناسایی کاراکترها (OCR) و پس از آن ترجمه متن است.
هوآوی با همکاری مایکروسافت، اپلیکیشن مترجم را به صورت ویژه برنامه ریزی کرده تا بتواند نهایت استفاده را از NPU داشته باشد. با استفاده از این برنامه می توانید دوربین را به سمت یک متن گرفته و به سرعت ترجمه آن را به زبان دلخواهتان مشاهده کنید.
البته اکثر موبایل های پرچمدار کنونی از عهده این کار بر می آیند و هنوز تفاوت بین میت 10 و رقبا در زمینه ترجمه محسوس نیست، اما با توجه به همکاری مایکروسافت و هوآوی برای ارائه سرویس ترجمه عصبی آفلاین احتمالاً در آینده نزدیک شاهد انقلابی در عرصه ترجمه ماشینی روی تلفن همراه باشیم.
کاهش هوشمند نویز
شبکه عصبی عمیقی که داخل NPU تعبیه شده، تمامی صداهایی که وارد موبایل می شود را پردازش می کند. به گفته هوآوی این واحد پردازشی الگوریتم های خود را روی تماس های صوتی، فرمان های تشخیص گفتار و صداهای ضبط شده در حالت عادی اعمال می کند.
چند روزی که از این موبایل استفاده کنید، متوجه تفاوت کیفیت صدا در زمان مکالمه خواهید شد. میکروفون های اختصاصی و الگوریتم های هوشمند کاهش نویز باعث می شوند تا صدای شما به بهترین شکل به فرد مقابل برسد و صدای آنها را نیز به خوبی دریافت کنید.
همچنین برخلاف بسیاری از موبایل های موجود، حتی در محیط های بسیار شلوغ هم می توانید با دستیار صوتی گوگل (یا دیگر دستیارهایی که داخل موبایل نصب کرده اید) صحبت کنید.
اگرچه هوش مصنوعی در کیفیت صدای خروجی میت 10 نقشی ندارد، اما خوشبختانه هوآوی چیپ مخصوص پردازش صوتی 32 بیتی را درون این موبایل تعبیه کرده تا دوستداران حرفه ای موسیقی تجربه بی نقصی را داشته باشند.
کاربردهای دیگر هوش مصنوعی در میت 10
علاوه بر موارد برجسته ای که برشمردیم، چیپ هوش مصنوعی میت 10 در مواقع دیگری نیز به کار می آیند. مثلاً چیپست Kirin 970 با پیش بینی رفتار شما و تخصیص بهینه منابع، می تواند اپلیکیشن های پر استفاده را سریع تر در اختیار شما قرار دهد و موبایل را همیشه مثل روز اول، چابک و سریع نگه دارد.
هوآوی میت 10 حتی در مواقعی که سیگنال GPS را به طور موقت از دست بدهید هم می تواند مسیریابی را با تکیه بر هوش مصنوعی و حسگرهای داخلی (ژیروسکوپ، شتاب سنج و غیره) به صورت آفلاین ادامه دهد، بنابراین در بزرگراه های چند طبقه یا تونل های طولانی هم مشکلی در مسیریابی نخواهید داشت.
آینده چیپ های هوش مصنوعی
چه بخواهیم و چه نخواهیم، هیاهوی هوش مصنوعی از دنیای موبایل بیرون نمی رود و به زودی تمام شرکت ها از مسیرهای مختلف به سراغ پردازنده های اختصاصی AI خواهند رفت. هوآوی امسال نخستین چیپست مجهز به این پردازنده ویژه را معرفی کرد و پس از آن اپل با چیپست A11 Bionic به میدان آمد، ضمن اینکه سامسونگ هم برای SoC بعدی اش تصمیم مشابهی را گرفته است.
اگر علی رغم تمام مواردی که برشمردیم باز هم فکر می کنید نقش NPU در میت 10 به اندازه کافی محسوس نیست، ابتدا باید این موضوع را در نظر بگیریم که چه انتظاری از هوش مصنوعی در موبایل داریم؟ واقعیت این است که هنوز زمان زیادی تا تعامل کاملاً هوشمند و گفتگو محور با تلفن همراه (مانند آنچه در فیلم های علمی-تخیلی می بینیم) باقی مانده، اما هوآوی (و دیگر بزرگان دنیای تکنولوژی) مسیر درستی را در پیش گرفته اند.
توسعه دهندگان نقش مهمی در استفاده از چیپست اختصاصی AI دارند
عکاسی هوشمند، پردازش زبان سریع و بهینه سازی مداوم دستگاه، مواردی است که تاکنون از نظر هوآوی اولویت بیشتری برای کاربر داشته اما NPU در چیپست Kirin 970 یک ابزار همه منظوره است، یعنی شرکت چینی به راحتی می تواند کاربردهای بیشتری را به آن بیفزاید. از طرفی رابط برنامه نویسی (API) این پردازنده در اختیار توسعه دهندگان قرار گرفته و اپلیکیشن های ثالث هم توانایی بهره گیری از این سخت افزار اختصاصی را دارند، فقط کافیست ایده ای خلاقانه و کاربردی برای آن پیدا نمایند.
در دنیایی که هوش مصنوعی روز به روز نقش پر رنگ تری را بر عهده می گیرد، حضور یک پردازنده اختصاصی برای عملیات سنگین این حوزه درون موبایل هایمان می تواند نحوه تعامل ما با این گجت محبوب را تغییر دهد و هوآوی میت 10 پرچمدار این راه پر هیجان است.
