کمی درباره تراشه A11 Bionic، مغز آیفون‌های ۲۰۱۷

نویسنده: نیما دادگستر

لانس یولانُف از وبسایت مَشبل با فیل شیلر، مدیر تیم بازاریابی جهانی اپل، و جانی سروجی، مدیر تیم فناوری‌های سخت‌افزاری اپل (یا همان تیم سیلیکُن اپل)، مصاحبه‌ای کرده و در آن درباره تراشه A11 Bionic مورد استفاده در آیفون ۸ و ۸ پلاس و آیفون X چیزهای جالبی می‌خوانیم. تراشه‌ای که علاوه بر موتور پردازشی (CPU) و موتور گرافیکی (GPU)، یک موتور عصبی (Neural Engine) هم داخل خود دارد:

سروجی می‌گوید، “طراحی تراشه‌های اختصاصی کاری است که ما ۱۰ سال پیش شروع کردیم، زیرا این بهترین راه برای بهینه‌سازی مورد نظر اپل برای رابطه بین سخت‌افزار و نرم‌افزار است.”

شیلر در جریان مراسم چند ویژگی جدید برای آیفون اعلام کرد، چیزهایی مثل موتور پردازش گرافیکی اختصاصی، واحد پردازش تصویر بهبودیافته (ISP)، و موتور عصبی (Neural Engine) اپل که کاملا جدید است. تمام این بخش‌ها در کنار هسته‌های پردازشیِ اصلی در داخل A11 Bionic قرار گرفته و با بیش از ۴.۳ میلیارد ترانزیستور ساخته شده‌اند.

سروجی به من گفت که اپل کار طراحی هر تراشه را سه سال زودتر برنامه‌ریزی می‌کند، یعنی وقتی که آیفون ۶ و تراشه A8 داخلش به بازار آمدند، A11 که این هفته معرفی شد، در دست توسعه بوده است. اما آن سال هنوز حتی حرفی از یادگیری ماشینی (ML) و هوش مصنوعی (AI) بر روی دستگاه‌های موبایل، در میان نبود. سروجی می‌گوید، “موتور عصبیِ A11، قماری است که ما سه سال زودتر انجام داده بودیم.”

گاهی تیم‌های اپل، مثل تیم بازاریابی شیلر و تیم نمایشگر با نیازمندی‌های خاصی به سراغ سروجی می‌آیند، ایده‌هایی درباره اینکه ۳ سال بعد به چه چیزهایی نیاز خواهند داشت (مثلا، چطور می‌توانیم نمایشگر سوپر رتینا را پشتیبانی کنیم؟) گاهی هم نیازمندی‌ها به صورت ضرب‌الاجل پیش می‌آیند. سروجی می‌گوید، “آن وقت باید آنها را به واقعیت تبدیل کنیم. نه اینکه بگوییم، ‘نمی‌شود، بگذار بروم سراغ نقشه راهم و ببینم پنج سال دیگر چه چیزی کف دستت می‌گذارم’.”

شیلر A11 Bionic را چنین توصیف می‌کند. مجموعه‌ای از تغییرات در طراحی، معماری و فناوری. برخی کاملا جدید، برخی ارتقای نسل قبلی.

برای مثال، هسته‌های پربازده و کم‌مصرفی که در A10 Fusion معرفی شدند امسال هم هستند، اما هسته‌های کم‌مصرف از دو به چهار عدد افزایش یافته و کنترلر جدید از پردازش غیرمتقارن چندهسته‌ای پشتیبانی می‌کند. این یعنی A11 می‌تواند ۱، ۲، ۳، ۴، ۵ یا ۶ هستهٔ پردازشی را همزمان به کار بگیرد. این امکان ویژهٔ مدیریت هسته‌های ۱۰ نانومتری یکی از دلایل ۷۰٪ مصرف انرژی کمتر (همزمان با افزایش ۲۵ درصدی بازده) نسبت به A10 است.

پردازشگر سیگنال‌های تصویری (ISP) که با دوربین‌ها کار می‌کند، هم از نظر رنگ و هم عملکرد در نور کم بهبود یافته است، و در ضمن امکان نورپردازی در حالت پرتره (دوربین جلو و عقب) را فراهم کرده که دو نوعِ متفاوت از نقشه‌برداری سه-بعدی چهره را میسر و انواع نورپردازی را روی آنها اجرا می‌کند.

در این بین، موتور عصبی و موتور گرافیکی اختصاصی اپل دو موجود کاملا جدید هستند. سروجی درباره دومی می‌گوید، “در مورد سیستم-روی-چیپ که شامل واحد پردازش مرکزی، واحد پردازش سیگنال تصویری، نمایشگر، و … است، ما هر جایی که فکر کنیم می‌شود ارزش و بهینه‌سازی خاصی برای اپل انجام داد، می‌رویم و آن را اضافه می‌کنیم. این کاری است که در ۳۰ سال اخیر مدام انجام داده‌ایم.” شیلر اضافه می‌کند، “این‌طور نبوده که مثل لوگو قطعات آماده را کنار هم سوار کنیم، این تیم تک‌تک اجزا را طراحی کرده تا با هم کار کنند.”

هوش مصنوعی داخلی تراشه

سروجی می‌گوید، “وقتی به اپ‌ها و نرم‌افزار نگاه می‌کنیم، برای برخی الگوریتم‌ها بهتر است از یک مدل خاص برنامه‌نویسی کاربردی استفاده شود.” این در مورد قابلیت تشخیص چهره آیفون X و Face ID و نیز تشخیص اشیا در واقعیت افزوده صدق می‌کند. همه اینها با کمک شبکه‌های عصبی، یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق (که زیرمجموعه یادگیری ماشینی است) کار می‌کنند. این پردازش‌های عصبی را می‌توان روی موتور پردازش مرکزی یا حتی بهتر، موتور گرافیکی هم انجام داد. اما به گفتهٔ سروجی، “برای این مدل‌های برنامه‌نویسی در زمینه شبکه‌های عصبی، استفاده از سیلیکُن اختصاصی که دقیقا برای آن مدل طراحی شده، خیلی بهینه‌تر از درگیر کردن موتور گرافیکی است.”

سُس مخصوص این موتور عصبی که آن را از دیگر بخش‌های تراشه A11 جدا می‌کند، توانایی‌اش در انجام ضرب‌های ماتریسی و پردازش ممیز شناور است.

اما اپل این موتور عصبی را به روی همه باز نخواهد کرد. “موتور عصبی برای برخی وظایف خاص آنجا قرار گرفته، نه کارهای عمومی.” یعنی مجموعه عملیات‌های تشخیص چهره و البته کارهای جذابی مثل ساختن اَنیموجی‌ها. البته توسعه‌دهنده‌ها هم می‌توانند از طریق جعبه‌ابزار واقعیت افزودهٔ ARkit از مزایای این سیستم تشخیص و تعقیب چهره و اشیا استفاده کنند.

در یک دهه گذشته، پیشرفت اپل در توسعه سیلیکُن مثال‌زدنی بوده است: از فرآیند ۶۵ نانومتری به ۱۰ نانومتری، و از ۱۰۰ میلیون ترانزیستور روی یک تراشه به ۴.۳۱ میلیارد ترانزیستور رسیده است.

می‌دانیم که شرکت‌های دیگر (گوگل، آی.بی.ام، اینتل، و …) برای مصارف تجاری تراشه‌های قدرتمندی می‌سازند و حتی مشغول تحقیق در زمینه رایانش کوانتومی هستند (مطمئنا اپل هم هست). ولی A11 اولیه تراشهٔ مصرفی است که می‌توان به خاطر موتور عصبی‌اش، به آن گفت «مغز.» مغزی که کمک می‌کند آیفون، با دریافت اطلاعات و داده‌ها از سنسورها، برای دنیا و اشیای پیرامونش هویت قائل شود، هویت‌ها را انطباق دهد، و در واقعیت افزودهْ دو دنیای واقعی و دیجیتال را بدون نیاز به انباشت حسگرها غیرضروری، بر هم منطبق کند.

من از پرستندگان مشخصات فنی نیستم، اما A11 چیزی بیشتر از افزودن بر تعداد ترانزیستورها فقط محض رضای بنچمارک است. باورش سخت است که اپل فقط در ۱۰ سال چنین تیم قدرتمندی در قلب خودش ساخته، آن هم یکی که اینتل و کوالکام و بقیه به گرد پایش نمی‌رسند.

البته مثل همیشه پای یک مدیر لایق در میان است و اپل این پیشرفت را مدیون هدایت جانی سروجی ست. شاید لقب «جانی آیوِ تراشه‌ها» تاثیرگذاری او را بیشتر به چشم بیاورد. و جالب اینکه دقیقا مثل آیو، سروجی هم تیمش را محافظت می‌کند. جان گروبر در یکی از اپیزودهای پادکستش داستانی درباره او تعریف می‌کند: «در جریان نقل مکان به مقر جدید اپل، ساختمان حلقه‌ای بزرگ در قلب درختان زردآلو، سروجی که از باز بودن محیط کار جدید تیمش کاملا جاخورده و آن را مخل بازده آنها می‌دانسته، به تیم کوک می‌گوید (نقل به مضمون) “مرده شور این طراحی، این ساختمان، و ایده‌اش را ببرند. برای تیم من یک ساختمان جدا بسازید، یا من از اپل می‌روم.”» و نتیجه این شد که تیم او به ساختمانی در مجاورت حلقه بزرگ منتقل شد.

شاید فقط یک جانیِ دیگر بتواند با چنین ادبیاتی اهمیت خودش را به رخ اپل بکشد. بلومبرگ هم اوایل امسال یک پروفایل از سروجی منتشر کرد که ارزش خواندن دارد.

ارسال نظر


پست قبلی:

پست بعدی: