當軟件的進步超過硬件的進步時怎么辦？您只需開始構建自己的硬件。
谷歌周一表示，其下一款旗艦手機——Pixel6 和 Pixel 6 Pro 將于今年秋季推出——這些新設備將由一款名為Tensor 的定制處理器提供動力。
谷歌指出，這顆芯片是公司芯片專家在過去四年中與機器學習和人工智能專家共同設計的成果，它專為即將推出的 Pixel 手機中的所有基于 Android 的魔法而打造。
這個芯片的發布，非常契合當今科技行業巨頭越來越熱衷為其手機、筆記本電腦和其他小工具打造定制化處理器的趨勢。
根據谷歌硬件主管 RickOsterloh 的說法，該公司已經達到了用其他公司芯片構建的極限。“問題總是歸結為硬件能力，”Osterloh 說。“你真的能夠進行必要的處理來真正運行復雜的高級 AI 模型嗎？毫無疑問，使用現成的技術會遇到不同的限制。所以幾年前，我們就決定，如果我們要真正為未來創新，我們將需要建立自己的系統。”
當Osterloh 說“幾年前”時，他指的是谷歌在 2016 年發布的第一款計算機芯片。谷歌將這個名為張量處理單元 (TPU) 的芯片稱為對公司開源機器學習平臺 TensorFlow 的致敬。這些 TPU 是專用芯片，旨在支持機器學習。但它們也是為大型數據中心內的 AI 服務器而構建的。
新推出的 Tensor 芯片則將就在您手中或口袋中的 Pixel 設備中出現——至少，在10 月份上市的Pixel 6 手機上都會如此。
“我們之所以用這個名字，其目的是希望能夠借助它，在移動設備上真正有效地運行 TensorFlow，”Osterloh 說。通過構建自己的定制移動芯片，谷歌不僅在其手機上使用了 Google-y 人工智能；他們加入了蘋果和三星的行列，這兩家公司都為他們的頂級消費電子產品設計了定制芯片。
他們也正在深入芯片供應鏈的復雜世界（同時仍與芯片制造商高通為其低端Pixel 手機保持關系，至少目前如此）。在全球芯片短缺的情況下，他們做得很好。
新款 Pixel 6 背面的攝像頭模塊將于10 月上市。照片：谷歌
幾年來，谷歌一直在生產一些最好的智能手機相機，它在強大的機器學習和人工智能模型的幫助下做到了這一點——也就是所謂的計算攝影，而不是將更大的相機傳感器塞進手機。
像這樣的軟件特權應該可以讓Pixel 手機從眾多其他 Android 手機中脫穎而出，即使谷歌并沒有銷售那么多的Pixel 。Pixel可能不是最快的手機，但 Pixel 可以篩選來電以查看它是否是機器人電話，被動地識別咖啡店正在播放的音樂，并在 Instagram 上實時轉錄視頻，即使你離線。
到目前為止，Pixel 手機一直由高通處理器驅動，該處理器為在美國銷售的大多數（非蘋果）手機賦能。谷歌新的 Tensor 芯片仍然基于與高通和其他移動處理器相同的 ARM 架構，因此客戶無需擔心會失去與現代應用程序或任何類型的兼容性。Osterloh 表示，谷歌的低端 Pixel 手機（如即將推出的 Pixel 5A）仍將使用高通驍龍芯片。
但通過設計自己的芯片，谷歌能夠更好地優化其硬件和軟件——這正是蘋果開發自己的處理器而不是在 Mac上依賴英特爾芯片的原因。它足夠強大，可以在設備上處理密集的 AI 和 ML 模型（無需依賴遠程云服務器）。Osterloh 沒有透露具體是誰在制造 Tensor，但他說：“我們設計、擁有并驅動它。這是我們的芯片。”
這對下一波Picel浪潮究竟意味著什么？Osterloh 表示，目前幾乎所有由 AI 和機器學習驅動的 Pixel 功能（例如相機應用程序中的夜視或人像模式）都會在使用更少計算資源的情況下變得更好。但它也將實現以前不可能實現的功能。
他的第一個例子是谷歌工程師的孩子在室內對著相機揮手拍下的照片。它是使用 Pixel 6 Pro 拍攝的，但禁用了所有 AI 和 ML 功能。燈光不是很好，孩子在動，拿著相機的人也在動，這就是為什么孩子的臉和手波模糊的原因。Osterloh 然后將其與打開 AI 和 ML 模型時拍攝的照片進行了比較。孩子的面部特征變得更加清晰。“我們想要做的是讓用戶了解他們的意圖并捕捉這個非常有趣的時刻，”他說。
為了達到這個效果，Pixel 會從主傳感器拍攝一張正常曝光的照片，然后從超廣角相機拍攝一張快速曝光的照片。它結合了兩者，因此可以從超寬但準確的色彩和來自主傳感器的噪聲中獲得清晰度。然后，Tensor 芯片會校正運動——拍攝對象的手波，以及由攝影師的手引起的相機抖動。它還運行人臉檢測模型，以識別并確保拍攝對象的臉部優先對焦。
“這是通過一系列實時并行運行的不同復雜機器學習模型完成的，一次融合來自多個不同傳感器的圖像，”Osterloh 說。“這就是我們想要用 Tensor 做的事情，這就是它使之成為可能的原因。” Pixel 相機足夠聰明，知道它并不總是需要對每張照片都使用兩個傳感器，只是在面臨挑戰時才這樣做。
另一個需要改進的領域是視頻質量。與靜態攝影能力相比，Pixel 手機因其視頻性能低下而受到批評。
“在視頻上運行許多相同的算法和機器學習技術真的很難，因為有太多的處理發生，”Osterloh 說。“我們真的能力有限，過去無法進行任何這種轉變，但有了 Pixel 6，我們就做到了。有了 Tensor，我們就做到了。”
Osterloh 展示了三款手機拍攝的視頻對比：iPhone 12 Pro Max、Pixel 6 Pro 和 Pixel 5。拍攝對象是日落時分的湖邊田野，這是一個具有挑戰性的場景，將測試任何手機的 HDR 功能。Pixel 5 的視頻有一個過于明亮的太陽，草太綠了，而不是你期望從日落中獲得的更逼真的金黃色調。
iPhone 12 Pro Max 的剪輯更接近您在現實生活中看到的內容，但在某些區域它被洗掉了，并且附近帳篷的白平衡關閉了。Pixel 6 Pro 的鏡頭提供了逼真的陰影，同時保持了您希望在這種場景中看到的自然色彩。
這是一項受控測試，因此很難確切地說這些新 Pixel 的視頻質量會好多少。例如，Osterloh 沒有任何剪輯來展示 iPhone 擅長的 Pixel 的視頻穩定性。不過，在簡短的演示中，Pixel 6 似乎比在 Pixel 5上捕獲的視頻更清晰，色彩更準確.
除了提高相機性能外，Tensor 芯片還會影響 Pixel 的所有其他部分。谷歌表示，隨著該公司Titan M 安全協處理器的更新版本與 Tensor 芯片一起運行，新手機的安全性將會得到改進。（該公司表示，它計劃在 Pixel 發布前后發布包含更多安全相關細節的白皮書。）
Osterloh 展示的另外兩個與 Tensor 相關的更新與 Live Transcribe 相關的應用，它可以即時自動轉錄視頻，以及谷歌鍵盤應用程序 Gboard 中的語音聽寫。
在設備上實時轉錄視頻通常需要強大的計算能力。借助 Tensor，Pixel 6 手機能夠同時進行轉錄和翻譯，法國主持人的視頻證明了這一點，該視頻在屏幕底部將 Pixel 文字轉換為英語。（翻譯是否準確，我不能說。）這也對電池壽命有影響：Osterloh說，與 Pixel 5 一樣，它的功耗約為 50%。
通過 Gboard 的語音聽寫，Osterloh 與 Pixel 交談以編寫和發送消息。聽寫很快，雖然最初漏掉了一個標點符號，但在 Osterloh 說完之后又補上了，因為它理解了整個段落的上下文。您也可以說“清除”或“發送”來刪除或發送信息；該軟件會理解您的語氣和意圖，因此它會知道什么時候是命令而不是句子中的單詞。
谷歌對其 Tensor 軟件功能的重大展示與典型的智能手機發布不同：傳統的做法通常是首先展示的是閃亮的新硬件，然后是對手機功能的更深入了解。然而谷歌在這次發布上并沒公布Pixel 6 的硬件規格。
在寫本文的時候，Osterloh 提供了 Pixel 6 和 Pixel 6 Pro 來展示所有這些改進。很明顯，這兩款新手機共享相同的超廣角攝像頭和主傳感器，可以比 Pixel 5 多收集 150% 的光線，從而實現更明亮、更清晰的低光圖像。不過，Pro 是更大的手機，它還有一個額外的 4 倍光學長焦相機鏡頭。
不過，這款手機的外部設計已經徹底改造。所有的攝像頭都位于橫跨整個手機背面的粗水平條中，而不是標準的左對齊攝像頭凸塊。有多種顏色可供選擇，相機條上方的頂部采用強調色，模仿原始 Pixel 的雙色調設計。
“如果我們要徹底改變引擎蓋下的東西，我們也應該真正改變產品的設計，”Osterloh 說。“Pixel 一直以攝影著稱，這讓這一點變得非常清楚。”
除了中央安裝的自拍相機和顯示屏指紋掃描儀之外，谷歌并沒有分享關于 Pixel 的太多其他硬件信息。Osterloh 表示，該公司將在秋季接近 Pixel 6 正式發布時進行更詳細的介紹。他也沒有分享新手機或即將推出的 Pixel5A 的定價——預計 Pixel 5A 會比旗艦機型便宜。
Osterloh 表示，谷歌仍計劃像過去幾年那樣為較舊的 Pixels 帶來一些新功能，但它仍然取決于硬件是否能夠處理它。更積極的消息是，Pixel6 系列可能會獲得更長的軟件支持。像三星這樣的競爭對手正在提供四年的安全更新和三個 Android 操作系統升級，但谷歌卻一直堅持三年的支持。
Osterloh 說：“我們正在研究我們的最終數字，我們肯定看到了擴展它的可能性，所以我們對此感到很興奮。”
谷歌對自有芯片的投資突顯了該公司對消費硬件的承諾，盡管谷歌在全球智能手機市場的份額仍僅為個位數。Osterloh 表示，隨著時間的推移，Tensor 芯片可能會出現在其他消費設備中，這將有助于其攤銷在 TPU 上的投資成本。
Moor Insights & Strategy 的高級分析師 Anshel Sag 表示：“構建自己的芯片只能在您可以擴展的情況下持續，并且在競爭環境中需要大量的人力來維持這一點。” “這就是為什么 Apple 在 iPhone、iPad 和 Mac 上構建其芯片，并在如此多的型號上分攤這些芯片。”
那么，Tensor 與蘋果公司的仿生芯片相比如何，蘋果公司喜歡吹捧其為性能王者？Osterloh 還沒有準備好分享新谷歌芯片的基準測試。Sag 說，他認為谷歌很難在移動芯片上完成一些尚未完成的事情。“我認為谷歌不會立即超越 Apple 的團隊，因為 Apple 在芯片方面取得了多代成功，”Sag 說。
不過，谷歌智能手機業務的一個可能對其有利的因素是其手機銷量相對較低。全球對半導體的緊縮預計將持續數月，并影響從汽車出貨量到家用電器再到小工具的方方面面。Sag 表示，如果谷歌今年推出這種片上系統，該公司可能在大約兩年前訂購了晶圓，并且幾乎可以肯定他們已經就他們預計銷售的手機數量進行了談判。“這并不多，”Sag總結道。
“現在半導體中的幾乎所有東西都受到限制，”Osterloh 說。“對于這個特定的芯片，我們有很多控制權，我們認為 Pixel 6 系列不會受到限制。所以這是積極的。但是”產品中的半導體如此之多，就像在每個電子產品中一樣，這絕對是一個難題。今年肯定影響了我們。”
