با گوگل تنسور، تراشه اختصاصی گوگل برای پیکسل، آشنا شوید

چند وقتی شایعات مرتبط با گوگل به این اشاره می‌کردند که غول دنیای فناوری در حال ساخت تراشه اختصاصی خود برای گوشی‌های هوشمند است. تراشه مذکور که با اسم رمز Whitechapel یا GS001 شناخته می‌شد، حالا از راه رسیده و گوگل آن را با نام «تنسور» (Tensor) و به‌عنوان تراشه به‌کار‌رفته در پیکسل ۶ معرفی کرده است.

تاریخچه تنسور

با اینکه تراشه موبایل تنسور به‌تازگی معرفی شده، این نام چند سالی است که استفاده می‌شود. واحد پردازشی تنسور (Tensor Processing Unit یا TPU) درواقع نوعی مدار مجتمع با کاربرد خاص (ASIC) شتاب‌یافته با هوش مصنوعی است که سال ۲۰۱۶ گوگل به‌صورت اختصاصی برای شبکه‌های عصبی یادگیری ماشین معرفی کرد. این واحد پردازشی از نرم‌افزار اختصاصی گوگل با نام «تنسورفلو» (TensorFlow) استفاده می‌کند که درواقع کتابخانه‌ای ریاضی برای کاربردهای یادگیری ماشین (همچون شبکه‌های عصبی) است. به‌طور خلاصه، شاید بتوان گفت TPU تراشه‌ای کامپیوتری است که برای پلتفرم متن‌باز یادگیری ماشین گوگل، یعنی تنسورفلو ساخته شده است.

این شرکت پیش‌تر از TPU در گوگل کلاد و هسته عصبی گوشی‌های پیکسل ۴ استفاده کرده است. در کاربردش به‌عنوان هسته عصبی، TPU پردازش تصویر را به مقدار زیادی سریع‌تر کرد که به قابلیت‌هایی همچون Live HDR و تشخیص گفتار در نسل جدید گوگل اسیستنت کمک شایانی می‌کرد. گوگل پیش از اینکه این واحد پردازشی را در سال ۲۰۱۶ معرفی کند، آن را به‌مدت یک سال در دیتا سرورهای خود استفاده کرده بود.

با این اوصاف، به‌نظر می‌رسد اسم تنسور برای تراشه موبایلی کاملا بامسما و بجا به‌نظر برسد که تمرکزش را روی قابلیت‌های پردازش تصویر و ویدئو از طریق هوش مصنوعی قرار داده است. ریک استرلاه، سرپرست بخش سخت‌افزار گوگل می‌گوید: «دوست داشتیم از این نام استفاده کنیم و درنهایت، تنسورفلو را به‌صورت بسیار کارآمد روی گوشی‌های همراه هم اجرا کنیم.»

هدف گوگل از طراحی تراشه اختصاصی تنسور

شاید این سؤال پیش بیاید که هدف گوگل از طراحی چیپ اختصاصی چیست؟ به‌طور خلاصه، می‌توان گفت که گوگل با این کار قصد داشت قابلیت‌های مدنظرش در زمینه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین را که برای آینده گوشی‌های پیکسل متصور است، به‌صورت شخصی‌سازی شده به‌اجرا درآورد. در‌واقع، این شرکت عقیده دارد که پردازنده‌های عمومی همچون اسنپدراگون کوالکام به حد کافی برای پیاده‌سازی تلاش‌های این شرکت در زمینه هوش مصنوعی سفارشی‌سازی نشده‌اند.

ریک استرلاه درباره تراشه جدید در پستی بلاگی گفت:

تنسور برای کاربردهای امروز گوشی‌های همراه و کاربردهای آینده آن‌ها تولید شده است. با بیشترشدن قابلیت‌هایی که از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین تغذیه می‌شوند، مسئله اصلی دیگر به اضافه‌کردن منابع محاسباتی خلاصه نمی‌شود؛ بلکه استفاده از همان یادگیری ماشین به‌منظور خلق تجربه‌های جدید برای کاربران پیسکل از اهمیت زیادی برخوردار است.

استرلاه در گفت‌وگو با وایرد اضافه کرده است که این تراشه پیوند یکپارچه‌ای بین سخت‌افزار و نرم‌افزار برقرار می‌کند؛ دقیقا همان دلیلی که اپل استفاده از تراشه‌های M1 را به تراشه‌های اینتل در کامپیوترهای مک خود ترجیح داده است. استرلاه می‌گوید: «خودمان آن را طراحی کردیم و مالک آن هم خودمان هستیم و خودمان هم از آن استفاده خواهیم کرد. این تراشه ماست.»

قابلیت‌های گوگل تنسور

پردازش تصویر

گوگل اعلام کرده است که تنسور تجربه عکاسی و تشخیص گفت‌وگو را برای کاربران گوشی‌های پیکسل بهبود می‌بخشد و عناصر پردازش در عکاسی با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین تقویت شده‌اند. استرلاه می‌گوید دوربین‌های قدرت‌گرفته از تنسور می‌توانند در زمان عکاسی از سوژه به‌صورت هوشمند تصمیم بگیرند که درصورت نیاز، سایر حسگرهای دوربین را نیز وارد عمل کنند. علاوه‌براین، می‌توانند بهترین عناصر از هرکدام از عکس‌های گرفته‌شده با حسگرهای عادی و فوق‌عریض را ترکیب و هم‌زمان موشن بلر را اصلاح کنند و از حضور صورت‌ها در عکس نیز مطمئن شوند.

علاوه‌بر‌این، گفته شده است که پیکسل ۶ با استفاده از تنسور می‌تواند روی هر فریم یک ویدئو به‌صورت جداگانه HDR را اعمال کند و در این زمینه از اپل هم پیشی بگیرد. بر‌‌‌‌اساس توضیحات استرلاه، تنسور این امکان را فراهم می‌کند تا همان پردازش HDRNet که روی عکس‌های ثابت اعمال می‌شود، روی تک‌تک فریم‌های یک ویدئو هم پیاده‌سازی کرد.

در دمویی که گوگل به‌منظور نمایش این قابلیت منتشر کرد، ویدئویی 4K با ۳۰ فریم‌بر‌ثانیه از صحنه غروب آفتاب در ساحل که درواقع سناریو پیچیده‌ای برای پردازش HDR به‌شمار می‌آید، با استفاده از پیکسل ۵ و پیکسل ۶ و آیفون ۱۲ پرو مکس تصویربرداری شد تا عملکرد این سه گوشی در پردازش HDR روی ویدئو مقایسه شود. به‌‌‌گزارش ورج، عملکرد پیکسل ۶ در پیاده‌سازی HDR روی این ویدئو بسیار بهتر از دو گوشی دیگر بود.

استرلاه در‌این‌باره می‌گوید:

چنین عملکردی از‌طریق مدل‌های پیچیده یادگیری ماشین حاصل می‌شود که به‌صورت موازی با یکدیگر کار می‌کنند. در این حالت، عکس‌های به‌دست‌آمده از حسگرهای مختلف یکجا با یکدیگر ادغام می‌شوند؛ دقیقا همان کاری که می‌خواستیم با تنسور انجام دهیم.

تشخیص گفتار

پیشرفت‌های این حوزه امکان تبدیل‌کردن هم‌زمان (Real-Time) گفت‌وگو به متن را در ویدئوها فراهم و هم‌زمان آن را به زبان مدنظر کاربر ترجمه می‌کند و هنگام استفاده از این قابلیت، حالت ذخیره باتری هم فعال می‌شود. افزون‌براین، گوگل اعلام کرده است ورودی گفتاری Gboard هم با استفاده از تنسور بهبود زیادی پیدا کرده است؛ بنابراین، می‌توان سریع‌تر ورودی‌های صوتی را به نوشتار تبدیل کرد. دستورهای مستقیم همچون پاک‌کردن یا فرستادن نیز در این ویژگی ترکیب شده تا ارسال پیام با استفاده از تشخیص گفتار آسان‌تر شود.

مشخصات گوگل تنسور

فعلا گوگل در این زمینه صحبتی به میان نیاورده است؛ بنابراین، اطلاعات زیادی از مشخصات سخت‌افزاری تنسور در دست نداریم. برای مثال، هنوز مشخص نیست چند هسته پردازشی برای این تراشه در نظر گرفته شده یا سرعت کلاک آن چقدر است یا پردازنده گرافیکی مجزا برای آن در نظر گرفته شده یا خیر. علاوه‌براین، گوگل حتی اعلام نکرده است که ساخت تراشه مذکور را به چه شرکتی سپرده است. می‌توان انتظار داشت که با نزدیک‌شدن به تاریخ معرفی رسمی پیکسل ۶ و ۶ پرو در پاییز امسال، گوگل اطلاعات بیشتری در‌این‌باره منتشر کند.

به‌گفته این شرکت، چیپ‌های تنسور برای استفاده در دستگاه‌های پیکسل سفارشی‌سازی شده‌اند؛ اما مشخص نیست آن‌ها برنامه‌ای برای استفاده از تنسور در سخت‌افزارهای دیگر خود مثل کروم‌بوک‌های آینده دارند یا خیر.

هسته امنیتی گوگل تنسور؛ تایتان ام ۲

گوگل اعلام کرده است از هسته امنیتی جدیدی با نام تایتان ام‌۲ (Titan M2) در تنسور استفاده می‌کند که باعث می‌شود پیکسل ۶ و احتمالا گوشی‌های آینده بیشترین حد امنیت سخت‌افزاری را در بین گوشی‌های موجود داشته باشند. این جدیدترین نسخه از سری پردازنده‌های کمکی امنیتی تایتان ام است و سری تایتان اولین‌بار در سال ۲۰۱۸ و برای گوشی‌های پیکسل ۳ معرفی شده بود. در این بخش هم گوگل اطلاعات زیادی بیان نکرده است و انتظار می‌رود در آینده از قابلیت‌های تایتان ام‌ ۲ بیشتر بشنویم.