AI芯片榜骁龙865居首：AI Engine为何如此强劲？
近日，鲁大师公布了2020年第一季度手机AI芯片排行榜，高通骁龙865以112309的高分位居榜首。而且，骁龙865的出彩之处不仅于此，其相比于第二位的苹果A13成绩足足高了近一倍，AI能力在同期竞品中可以说是遥遥领先。
为何骁龙 865 能有如此强劲的 AI 能力呢？究其原因，其搭载的第五代 AI Engine 功居首位：它可以实现 15 万亿次/秒的 AI 运算能力，相比于上代骁龙 855 拥有翻番的性能表现，相比于骁龙 845 更是拥有 5 倍的算力提升。
那么，骁龙 865是通过什么方式来实现 AI 算力的大幅度提升呢？如此强劲的 AI 算力又能给智能手机的使用带来哪些实质性的改变呢？
别急，我们今天就来为大家一一解答。
01SoC部件各司其职+通力合作 第五代AI Engine效率显著
以往谈到处理器，在大多数朋友脑海中首先浮现的都是CPU，但于手机芯片而言这样的第一印象并不适用，原因在于手机芯片并不只有中央处理器，还包含GPU、ISP、Modem、RAM等一系列组成部分，这也正是SoC片上系统的字面含义。在常规运行状态下，SoC的各个部件各司其职，从而为手机的各项功能提供算力输出。
但随着消费需求的发展，用户对手机的需求不再限于基础功能，更加具有智慧能力的人工智能 AI 成为了关注焦点。但是，一方面处理器本身并不具备智慧能力，再智慧的功能也需要依靠计算来实现；再者，越智慧的功能就需要越充足的算力。
对于手机芯片而言，以往的通用计算大多依靠 CPU 来实现，AI 功能也可以通过 CPU 来获取算力支持。但问题在于，CPU 并不擅长提供大量的重复性算力，在进行 AI 计算时，CPU 的高负荷运载不仅会带来高功耗和高发热，相对迟缓的计算速度也很难满足即时性的功能需求。
针对移动终端的特点，高通在骁龙移动平台上推出了加速AI用户体验实现的硬件与软件组合方案，这就是AI Engine。其中关键组件包含Hexagon向量处理器、Adreno GPU、Kryo CPU，以及骁龙神经处理 SDK、Android NN 和 Hexagon NN Direct、Qualcomm AI Model Enhancer软件工具。通过这些组件，开发者与OEM厂商可以轻松实现和加速骁龙内核上的人工智能处理。
也许有朋友对这样的概念并不是很理解，简单的说，AI Engine的算力就是让擅长不同运算能力的单元通过协调分工实现运算效率的最大化，也可以智能相互分配任务协同处理实现“火力全开”。我们以搭载第五代AI Engine的骁龙865举例来说——
作为骁龙865 AI引擎的核心，Hexagon 698 DSP 张量加速器支持 8 位和 16 位的定点运算，全新张量加速器将 TOPS 提升 4 倍，能效比上代提升了 35%；Adreno 650 GPU 实现的 AI 计算最主要是 16 位和 32 位浮点运算，相比于上一代算力提升 2 倍以上。通过不同类别 AI 计算的分配，第五代 AI Engine 可以实现更加高效的运算。
此外，第五代 AI Engine 性能的提升不仅得益于各个关键组件的性能升级，还在于对更多部件的拓展，除了刚才提到的三大硬件组件以外，还包含 ISP、Qualcomm 传感器中枢（Sensing Hub）、安全处理单元、调制解调器，Quick Charge 等等。在它们的共同支持下，骁龙 865 的 AI 能力才得以获得整体上大幅度的提升。
值得一提的是，高通还开发了一项名为深度学习带宽压缩的专用技术，可以对进入终端的海量数据实现高达50%的无所压缩，从而有效降低运算功耗。同时，LPDDR5内存的应用将带宽增加30％，进一步增强了第五代AI Engine的处理能力。
相信细心的朋友已经发现，我们在谈论第五代 AI Engine 时，功耗一直都是一个着重强调的话题。原因在于以往 AI 功能庞大的计算量会让处理器产生不可忽视的功耗。毫无疑问，这对于依靠有限容量电池的智能手机而言是毁灭性的打击。所以，移动端的 AI 算力需要建立在极高的能效比上才能给手机的综合使用体验带来价值。
因此，在功耗这方面，除了上述提到的各硬件组件的能效比提升外，高通还为第五代 AI Engine 配备了有着极低能耗设计的 AI 传感器中枢，控制摄像头进行人脸识别仅需低于 1 毫瓦的功耗，多关键词的语音唤醒需要的功耗则低于 1 毫安。这意味着智能手机在进行视觉、听觉方面的功能时需要消耗的电量更少。进一步说，低功耗的 AI 视觉、听觉能力为终端设备人机交互的发展提供了更加扎实的技术基础。
02赋能移动端AI特性 大量优质功能实现AI Engine必不可少
也许有些朋友并未感知到 AI 给生活带来的改变，但实际上已经有很多功能都在依靠 AI 来实现，比如拍照翻译、拍立淘等功能。也许有些朋友会有这样的疑问：这里提到的 AI 功能貌似并没有受到终端限制啊？难道这些 AI 功能不需要强大算力支撑？答案是否定的，因为这些 AI 功能目前大多是依靠云端服务器来实现 AI 算力支持的。
此外，5G时代的到来将加速终端和云端的数据交换能力升级，那么这是否意味着终端的AI能力提升是没有意义的呢？答案当然也是否定的。原因大致有两点——
1、终端提供AI计算更加安全。
举个例子来说，相册的AI分类功能是当前非常受欢迎的一项功能，系统可以识别照片的属性对照片进行同类归档。如果这项功能需要云端处理的话，就意味着需要将照片数据传至云端，相比于终端处理就会有更高的泄露风险。
2、终端提供AI计算受环境影响更小
虽然我们已经进入5G时代，但这并不意味着我们总能身处优质的通讯网络当中，网速、延时都会影响云端AI处理的体验。如果手机终端可以提供足够的AI算力，相关的AI功能实现就不会受到这些环境因素的影响，即时性功能的实现也会更加顺畅。
实际上，目前依靠高通 AI Engine 实现的终端 AI 功能已经非常丰富，仅是第五代 AI Engine 就已经在终端设备上有了大量的应用，其中最典型的就是拍摄。
● 视频超级防抖功能
在全民5G时代，如何让普通人用手机也能拍出优质的视频作品成为手机相机发展的全新课题。在这方面，OPPO的视频超级防抖功能可谓一马当先，通过HIS混合防抖和更加灵敏的感应器来为这项功能做技术支撑。看似简单的功能流程，要通过相机硬件、感应器、芯片多重硬件进行协调处理，正是第五代AI Engine为其提供了庞大的AI算力。
●更加平滑的多摄切换
由于手机相机模组限制，当前的手机基本都采用多摄方案来模拟专业相机的变焦功能，但不同摄像头的色彩差异，以及切换操作上的卡顿让模拟体验大打折扣。在这方面，realme在高通第五代AI Engine的基础上研发出SAT平滑变焦技术，可以模拟出单反镜头变焦的感觉，多个镜头切换画面稳定不跳跃，而且可以保持曝光、色温等效果的一致。
除了这两项比较突出的拍摄功能外，AI场景识别、AI美颜、夜景模式、人脸识别等功能也都需要AI算力的支持，搭载骁龙865芯片的机型实现这些功能都与第五代AI Engine有着密切关联。
此外，高通曾在上一代骁龙旗舰芯片上推出Snapdragon Elite Gaming优化方案，其中包含硬件和软件的全方位优化支持，依靠当时的第四代AI Engine，可以为用户提供极致的游戏体验。在骁龙865上，Snapdragon Elite Gaming得到全新升级，想必与第五代AI Engine不无关系。
实际上，在游戏方面高通的终端AI能力已经得到验证，去年的ChinaJoy 2019高通骁龙馆的AI 电竞战队“SUPEX” 与MVP选手进行1V1对战并一举获胜，该AI战队的算力支撑正是来自于终端侧的第四代AI Engine。
写在最后
这时候再来看为何骁龙865能够位居手机AI芯片榜首的问题，相信读者朋友们已经有了答案。高通第五代AI Engine的优势性能来自于终端侧AI方案的优越性，高分值可以说是对其性能的客观证明。同时得益于技术升级，第五代AI Engine不仅能实现更高的AI算力输出，还对功耗进行了有效控制，更高的能效比让其更加贴合移动终端的发展需求。
对于身为消费者的我们来说，其实AI跑分对于日常使用体验的意义不大，因为我们接触的是在芯片AI算力支撑下实现的功能而不是芯片本身。但超高的AI跑分却可以给我们带来憧憬，因为更高的性能为体验更优、应用更广的AI功能的孕育提供了摇篮。
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