کاروتک

تکنولوژی و علمی

تلویزیون و سینما

تلویزیون کاروتک

تراشه تنسور چیست و چگونه می‌تواند یک موفقیت بزرگ برای گوگل باشد یا برعکس؟

مقدمه

گوگل، غول دنیای نرم‌افزار و سیستم عامل، چندین سال‌ است که به دنبال تولید تراشه اختصاصی خود بود تا این که سرانجام، در سال جاری موفق شد با کمک سامسونگ، این تراشه دوست داشتی و عزیز را به چنگ آورد. سرانجام گوگل به‌طور رسمی اعلام کرد که گوشی پیکسل ۶ این شرکت از اولین تراشه اختصاصی گوگل برخوردار خواهد شد.

تراشه تنسور چیست و گوگل از آن چه استفاده‌ای می‌کند؟

اگرچه این شرکت قبلاً سخت افزارهای سفارشی را با افزونه‌های امنیتی Pixel Visual Core و Titan M کار کرده است، اما این اولین باری است که گوگل می‌تواند تمام عملکردهای داخلی تراشه را به خواست خود سفارشی‌سازی کند، (اگرچه، این شرکت مجوز بسیاری از اجزای سازنده را برای ساخت این  تراشه صادر کرده است.) با این وجود، واحد پردازش تنسور (Tensor Processing Unit ) که به اختصار (TPU) نامیده می‌شود، یک بخش داخلی پردازنده است که گوگل آن را در قلب تراشه تنسور قرار داده است. به زبان ساده یعنی  بخشی از تراشه که در پردازش عملکرد نظارت دارد و شرکت سفارش دهنده می‌تواند تنظیمات آن قسمت را بنا به خواست خود تغییر دهند. به عنوان مثال تراشه تنسور که گوگل سفارش ساخت آن را داده است، گفته می‌شود که، درواقع یک تراشه‌ای است که سامسونگ آن را برای خود طراحی کرده بود اما بنا به درخواست گوگل آن را به این شرکت واگذار کرد. اکنون گوگل می‌تواند بسیاری از تنظیمات نظارت بر عملکرد پردازش بخش‌های مختلف این تراشه را با توجه به طرح‌هایی که برای آن‌ها ترسیم کرده است، تغییر دهد.

گوگل از تراشه تنسور در چه گوشی‌هایی بهره خواهد برد؟

گوگل از این تراشه در گوشی‌های گوگل پیکسل سری ۶ خود استفاده کرده و تنظیمات بخش‌هایی همچون قابلیت‌های تصویر برداری، کیفیت ثبت ویدئو‌ها، تنظیمات صفحه قفل، محو کردن چهره (مثلا چهره‌ای که در حال حرکت تار افتاده)، پشتیبانی از میکروفون بلوتوث، پاک‌کن جادویی (که به شرکت سفارش دهنده امکان می‌دهد اشیاء یا افراد را به‌راحتی از یک تصویر حذف کند) و درکل، ویژگی‌هایی از این قبیل را به امکانات بخش‌های مختلف گوشی خود بیفزایید و برای هرکدام از آن‌ها به‌طور جداگانه برنامه تنظیمات خاصی را در نظر بگیرد.

اکنون تراشه تنسور به گوگل تمام این موارد را اهدا می‌کند تا تمام برنامه‌هایی اینچنینی را سفارشی‌سازی کند. همان‌طور که انتظار می‌رفت، پردازنده گوگل تنسور گوگل بیشتر بر قابلیت تصویربرداری و یادگیری ماشینی (ML) تمرکز دارد تا گوگل بتواند براساس نیازهای خود تنظیمات آن را تغییر دهد.

گوگل تنسور آنچه را که در مورد پیکسل ۵ دوست داشتیم، ارتقاء می‌دهد

اول و مهم‌تر از همه، پردازنده تنسور (Tensor) یک قطعه سیلیکون سفارشی است که توسط گوگل طراحی شده است تا در مواردی که شرکت می‌خواهد اولویت بندی کند، کارآمد باشد. این بدان معنا است که باید پردازش سریع‌تر و قوی‌تر تصویر، پردازش صدا و سایر قابلیت‌های مبتنی بر یادگیری ماشین را ارائه دهد یا حداقل، سریع‌تر از نسل قبلی پیکسل ۵ خواهد بود.

با داشتن یک TPU داخلی قدرتمند در هسته تراشه، گوگل به دنبال قابلیت‌هایی است که می‌تواند به صورت هم‌زمان زبان را برای زیرنویس‌ها، از نوشتار به گفتار در دستگاه انجام دهد. علاوه بر این، بدون اتصال به اینترنت، صفحه‌کلید دوگانه و روش‌های ورودی صدا و قابلیت‌های برتر دوربین را ارائه دهد.

ما تصور می‌کنیم که Google Lens و دیگر فناوری‌های یادگیری ماشینی (ML)  همگی بهبود خواهند یافت. اگرچه این موارد بیشتر پیشرفت‌هایی هستند که گوگل قبلاً با همین سخت‌افزار موجود نیز انجام داده است، اما امیدواریم برخی ویژگی‌های جدید را مشاهده کنیم. هوش مصنوعی و ML هسته اصلی کارهایی هستند که گوگل انجام می‌دهد و مسلماً با استفاده از این تراشه اختصاصی این کارها بهتر از همیشه انجام خواهد گرفت، به همین دلیل است که تمرکز اصلی تراشه گوگل بر این موارد استوار شده است.

تراشه تنسور چه کارایی‌هایی دارد

همان‌طور که در بسیاری از نسخه‌های اخیر تراشه اشاره کردیم، عملکرد خام، دیگر مهم‌ترین جنبه تراشه‌های تلفن همراه نیست بلکه محاسبه ناهمگن و کارایی حجم کار به همان اندازه، اگر مهم‌تر نباشد، ویژگی‌های قدرتمند جدید نرم‌افزار و تمایز محصول را فعال می‌کند. گوگل با خارج شدن از اکوسیستم کوالکام و انتخاب اجزای خود، می‌تواند کنترل بیشتری بر نحوه و مکان اختصاص سیلیکون گران‌بها برای تحقق چشم‌انداز گوشی‌های هوشمند خود بدست ‌آورد.

کوالکام باید طیف وسیعی از دیدگاه‌های این شریک خود را برآورده کند، درحالی‌که گوگل به وضوح امکانات بسیار بیشتری را در نظر دارد. اگر گوگل فکر می‌کند که تجربه پیکسل ۶ از هوش مصنوعی پیشرفته سود بیشتری خواهد برد، این طور نیست که مثلا فیس بوک فقط ۵ درصد سریع‌تر از سال گذشته باز شود، بلکه سرعت ان باید بسیار بیشتر از این حرف‌ها افزایش یابد. البته این فقط یک مثال بود و بحث کردن در این مورد دشوار خواهد بود. این کار دقیقاً  مشابه کار اپل روی سیلیکون سفارشی است که اکنون گوگل نیز به سخت‌افزار سفارشی روی آورده است تا بتواند از امکانات سفارشی این تراشه برای تعمیم خواسته‌های خود کمک بگیرد.

چرا گوگل به ساخت تراشه اختصاصی تنسور تمایل پیدا کرد

همچنین، ، گوگل ممکن است با استفاده از پردازنده اختصاصی یا توسعه یافته بتواند به‌روزرسانی را حتی سریع‌تر و طولانی‌تر از همیشه ارائه دهد. شرکا و شرکت‌هایی که از تراشه‌های کوالکام در گوشی‌های خود استفاده می‌کنند، برای ارائه به‌روزرسانی‌های بلند مدت به نقشه راه پشتیبانی کوالکام وابسته هستند، بنابراین نمی‌توانند هر زمان که خودشان بخواهند به‌روز رسانی و آپدیت را برای گوشی‌های خود ارائه دهند بلکه باید با هماهنگی و توان کوالکام این کار انجام شود و عملاً تا شرکت سازنده تراشه اجازه ندهد، امکان ارائه به‌روز رسانی برای این شرکت‌ها مهیا نمی‌شود، اما هنگامی که تراشه اختصاصی خود را داشته باشند بسیاری از این مشکلات حل می‌شود.

سامسونگ، از طریق کوالکام، سه سال سیستم عامل و چهار سال به‌روزرسانی امنیتی ارائه می‌دهد، و گوگل به همان اندازه برای پیکسل ۵ و قبل از آن وعده می‌دهد. جالب خواهد بود که ببینیم آیا گوگل حتی فراتر از این هم می‌اندیشد یا خیر چرا که به فرایند طراحی تراشه نزدیک شده است و با استفاده از تراشه اختصاصی خود می‌تواند این میزان پشتیبانی را به دل‌خواه افزایش دهد.

بنابراین می‌توان نتیجه‌گیری کرد که هدف گوگل از ساخت تراشه اختصاصی تنسور، ایجاد تغییرات و قابلیت‌های مدنظرش در زمینه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین است  که تمایل دارد در گوشی‌های پیکسل آینده به ‌صورت شخصی‌سازی شده به ‌اجرا درآورد. گول همچنین معتقد است که پردازنده‌های شرکت‌هایی همچون کوالکام، مدیاتک و سایر تراشه سازها، به حد کافی برای پیاده‌سازی تلاش‌های این شرکت در زمینه هوش مصنوعی سفارشی‌سازی نشده‌اند. بنابراین اکنون که توانسته به تراشه اختصاصی تنسور برای استفاده در گوشی‌های هوشمند خود دست یابد، تجربه عکاسی و تشخیص گفت ‌و گو را برای کاربران گوشی‌های پیکسل بهبود می‌بخشد و عناصر پردازش در عکاسی با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین را نیز تقویت خواهد کرد.

و چرا می‌تواند یک توفیق بزرگ محسوب نشود…

شاید با مطالعه و آگاهی از نقاط قوت تراشه اختصاصی گوگل بسیار امیدوار شده باشید که پس از این گوگل می‌تواند تمام آپدیت‌ها را سریع ارائه دهد و بسیاری از امکانات و قابلیت‌ها را نیز به گوشی‌های خود بیفزاید اما حقیقت این است که گوگل هیچ معیار یا جزئیاتی در مورد عملکرد داخلی CPU، GPU یا سایر اجزای تراشه خود را به اشتراک نگذاشته است با بتوان پی برد که دست این شرکت برای انجام چنین تغییراتی تا چه اندازه باز است. ضمن این که شاید با مطالعه ادامه مطلب در مورد آنچه گفته شد تا حدودی ناامید شوید.

تراشه تنسور را کدام شرکت تراشه ساز ساخته است

با این حال، با توجه به این که گوگل در طراحی معماری تراشه اصلی و همچنین بخش‌های آرم آن هیچگونه نقشی نداشته است، بنابراین  گوگل مجوز استفاده یا امکان ایجاد تغییر در این بخش‌ها را ندارد به عنوان مثال اگر هسته  Cortex-A78را در این پردازنده در نظر بگیریم،  ما هنوز در مورد استفاده قابلیت‌های نسل پنجم شبکه ارتباطات یا همان ۵جی در تلفن، نیز هیچ‌گونه اطلاعاتی را در اختیار نداریم. درواقع، گوگل حتی نمی‌گوید که این تراشه را کدام شرکت تراشه ساز برای این شرکت تولید کرده است، اگرچه شایعات به سامسونگ اشاره می‌کنند که این شرکت، این تراشه را برای خود طراحی کرده بود اما سپس به گوگل واگذار کرد، همچنین تولید آن نیز توسط سامسونگ انجام گرفته است. ریک استرلو، مدیر بخش سخت‌افزار گوگل می‌گوید:

که تراشه تنسور در زمینه عملکرد CPU و GPU بسیار رقابتی خواهد بود و این همان تراشه‌ای است که این شرکت قصد داشته آن را تولید کند.

گوگل نیز لزوماً هیچ کار کاملاً پیشگامانه‌ای را در زمینه تصویر و یادگیری ماشینی خود انجام نمی‌دهد. به هر حال، چرخه توسعه گوگل به صورت جداگانه کار نمی‌کند و سخت‌افزار پیشرفته‌ی این شرکت نسبت به آخرین گوشی برتر گوگل یعنی سری پیکسل ۴ (Pixel 4)، بسیار پیشرفت کرده است.

گوگل از تراشه تنسور چه بهره‌ای می‌برد

تاکنون، نسخه نمایشی گوگل از قابلیت‌های پردازش تصویر پیشرفته خود برای سناریوهای چند دوربین و فیلم استفاده می‌کند. این امر امکان‌پذیر است زیرا یادگیری ماشین گوگل در حال حاضر در خط پردازش تصویر (ISP) ادغام شده است. با این حال، این حتی برای تلفن‌های هوشمند 2020 هم ایده چندان جدیدی نیست، چه برسد به تلفن‌های اواخر سال 2021.

در واقع، پردازنده اسنپدراگون ۸۵۵ کوالکام (Qualcomm Snapdragon 855) که در سال ۲۰۱۹ در سری پیکسل ۴ به کار گرفته شد، عناصر بصری  رایانه را در زنجیره ISP معرفی کرد. از آن زمان، اسنپدراگون ۸۶۵ و 888 نیز این قابلیت‌ها را بهبود بخشیده‌اند و به شریک‌های این شرکت (شرکت‌های استفاده کننده از این تراشه‌ها) اجازه می‌دهد از داده‌های چندین دوربین به‌طور هم‌زمان استفاده کنند و جلوه‌هایی مانند HDR و بوکه آنی را در فیلم‌برداری با وضوح 4k و نرخ ۶۰ فریم بر ثانیه را اعمال کنند. گوگل اولین شرکتی نیست که به این ایده‌ها می‌پردازد، اگرچه این موضوع باز به این معنا نیست که نمی‌تواند آن‌ها را بهتر اجرا کند.

به همین ترتیب، سایر تولیدکنندگان تراشه‌، حسگر کم مصرف خود را برای ویژگی‌هایی مانند تشخیص صدا همیشه روشن، صفحه‌نمایش محیطی و سایر ویژگی‌های لازم برای این سنسور را دارند. مناطق امنیتی پردازنده مانند Titan M نیز جدید نیستند. در واقع، آن‌ها در دستگاه‌های امروزی بیومتریک حساس، ضروری هستند. قابلیت‌های مشابهی را در تراشه‌های تلفن همراه اپل، هواوی، کوالکام و سامسونگ خواهید یافت. با این حال، ویژگی‌های دقیق آن‌ها متفاوت است.

آیا هدف گوگل فاصله گرفتن از وضعیت فعلی است؟

سوندار پیچای (Sundar Pichai)، مدیرعامل گوگل خاطرنشان کرد که برای طراحی و ساخت تراشه تنسور که در حال حاضر در دست تولید قرار دارد، حدود چهار سال زمان صرف شده است، که یک بازه زمانی جالب است. گوگل این پروژه را زمانی کلید زد که قابلیت‌های تلفن همراه و هوش مصنوعی هنوز نسبتاً جدید بودند. این شرکت همان‌طور که در آزمایش Pixel Visual Core و Neural Core مشاهده شد همیشه در حاشیه بازار ML بوده است و اغلب از محدودیت‌هایی که شرکای سیلیکون به وجود می‌آوردند، ناراضی بود .

پردازنده تنسور گوگل با چشم‌انداز خود نه‌تنها سیلیکون یادگیری ماشینی بلکه چگونه طراحی سخت‌افزار بر تمایز محصول و قابلیت‌های نرم‌افزاری نیز تأثیر می‌گذارد. این که ببینیم آیا همه اینها با موفقیت برای تولید یک تلفن هوشمند پیکسل ۶ با قابلیت‌های چشمگیر اولیه در این صنعت ترکیب می‌شوند، بسیار جذاب خواهد بود.

با این حال، کوالکام و دیگر تولید‌کنندگان تراشه نیز دست روی دست نگذاشته و  چهار سال آزگار را بیکار ننشسته‌اند. یادگیری ماشین، تصویربرداری کامپیوتری و قابلیت‌های محاسبات ناهمگن در قلب تراشه همه پخش‌کننده‌های اصلی موبایل قرار دارد و این طور نیست که فقط در محصولات درجه یک آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد. اکنون باید منتظر ماند و دید که آیا گوگل به خاطر این امر، به‌سادگی چرخ را از نو اختراع می‌کند یا فناوری TPU و تراشه تنسور آن در واقع در این رقابت تنگاتنگ، جلوتر از سایرین حرکت می‌کند.