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搭載自研晶片,谷歌認為的“下一代 Android 手機”呼之欲出

週一凌晨,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,即使距離正式釋出尚有數月,訊息傳出之後,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」。

從目前的已知資訊中,我們不僅可以找到未來 Pixel 手機可能的發展方向,還能看出 Google 對於「Android 手機怎麼造」這件事的獨特理解。

Tensor Chip 有什麼乾貨?

即使 Tensor Chip 被 Google 寄予厚望,但它的定位也並非在效能層面擊敗 Pixel 手機最大的對手 —— 搭載的 A 系列晶片的 iPhone。

恰恰相反,「手機運存 4G 足矣」是 Google 很長一段時間之內在製造/設計自有品牌 Android 手機時遵循的邏輯,即使是到了最新一代的 Pixel 5 上也只是剛升級到了 8G 運存。這是來自 Android 開發團隊眼中的「標準答案」,和國內 Android 旗艦手機如今普遍執行記憶體 12G/16G,甚至即將突破 20G 的軍備競賽式更新對比,兩種不同解決方案之間區別,也非常值得思考。

在 Google 的理解中,如今 Android 手機已經跨過了「手機綜合性能不足」的門檻,下一代手機需要並非更強的效能、更大的運存,但想要繼續改善如今智慧手機的使用體驗,則需要藉助各種使用深度學習技術、針對使用場景優化的協處理器來完成。

因此,在過去五年中,Google 不斷在自家 Pixel 系列智慧手機上「試水」,為其搭載各種自研協處理器:在這份列表上,不僅有用於輔助 Pixel 提升計算攝影照片後期處理速度的 Pixel Visual Core,還有提升智慧助理識別本地語音模型效率的 Pixel Neural Core,以及同樣出自 Google 之手的 Titan M 安全晶片。這也讓 Pixel 系列手機的主機板非常特立獨行:Google 自研的協處理器,往往會佔據很大一部分的主機板面積。

▲Google Pixel 搭載的各種自研協處理器

因此在很大程度上,Tensor Chip 早已不是 Google 從零起步打造的晶片專案。在 Tensor Chip 中,Google 終於得以將過去釋出的各種協處理器,全部整合進 SoC 中,除了能通過改進設計繼續挖掘效能之外,Google 也有機會塞進更多重量級的「私貨」。

在 Google 的計劃中,自研 SoC 其中一個重要目的就是進一步推動 Google 旗下各種 AI / 機器學習技術,藉助算力更強悍的移動端硬體,走出實驗室,來到普通使用者的實際使用中。通過實際運用獲得更多可供訓練 AI 的資料,進一步推動 AI 的實用化。

當然,想讓這些平時在超級計算機上執行的各種技術,很難在普通的智慧手機上正常執行,對應的算力提升必不可少 —— 要是能直接把實驗室的執行環境直接塞到智慧手機中,那當然是最好。

於是 Google 真的這麼做了。

除了各種協處理器,Tensor Chip 相比於現有其他 SoC 最大的區別其實在於:它加入了 Google 針對移動裝置定製的 TPU 處理單元,這是 Google Cloud 雲服務團隊針對機器學習加速設計的專用晶片,在推出針對 Pixel 6 的定製版之前,TPU 已經在過去五年內迭代了四個版本,最新的 V4 版本一個 Pod 的算力就可達 1 exaFlOP,是目前世界第一超算「富嶽」算力的兩倍。

▲Google 在 I/O 21 主題演講釋出的最新版本 TPU v4

從命名方式上,我們也能看出 Tensor Chip 與 TPU(全稱為 Tensor Processing Units)之間密不可分的聯絡:雖然針對移動平臺研發的的 Tensor Chip 算力當然無法與針對伺服器場景的 TPU 同日而語,但毫無疑問,Google 想借此類「跨界硬體」,進一步挖掘自家 AI 技術在實際應用場景的潛力。

計算攝影再進一步

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 釋出已經過去了五年,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「效能過剩」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,其他在後臺執行的應用程序被「殺掉」或是感受到明顯示卡頓,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,在面向媒體釋出樣張的展示環節,Google 也討論了 Pixel 6 藉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,以及讓視訊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 視訊在與 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「將物理問題轉換為資料問題」,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資料來訓練模型,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

除了協處理器整合以及給 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 版本更新迭代的主要原因;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、量產再到最終釋出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「很高階」,但如果 Google 能借此,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

從釋出初代自有品牌 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 正式釋出,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 釋出 | 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 版本更新迭代,Pixel 也因為快速高質量的原生 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 公佈同時釋出 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字,並自動識別語言型別的錄音 App、也是曾在 I/O 大會上驚豔全場的離線語音識別模型、抑或是利用海量資料訓練模型實現的「人像光」(Portrait Light)。這些都是過去留給 Android 愛好者印象深刻的存在。

距離 Google 在本季度正式釋出 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 釋出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。