Der Kirin 980 – Was hat ein Prozessor mit künstlicher Intelligenz zu tun?

Die neuen Huawei Flaggschiffe werden damit beworben, dass sich dank des neuen Prozessors Kirin 980 neben der Geschwindigkeit auch die Bildqualität und Akkuleistung enorm verbessert haben. Grund hierfür ist der Einsatz einer künstlichen Intelligenz. In diesem Beitrag zeigen wir, was die neueste Chip-Generation ausmacht.

Der Aufbau des Kirin 980

Vor noch nicht allzu langer Zeit bestanden Smartphone Chipsätze im Wesentlichen aus zwei Komponenten: einer Recheneinheit (CPU) und einer Grafikeinheit (GPU). Seit dem Kirin 970, also dem Vorgänger des 980, ist noch eine weitere Komponente hinzugekommen, eine weitere Recheneinheit (NPU). Die NPU ist eine neuronale Recheneinheit und unterscheidet sich in ihrer Arbeitsweise von der CPU. Die CPU ist so aufgebaut, dass sie Aufgaben nacheinander angeht und löst. Die NPU ist hingegen in der Lage, verschiedene Unterpunkte einer Aufgabe parallel abzuarbeiten. Auf diese Weise kann die NPU komplexere Aufgaben lösen und sogar lernen. Sie optimiert sich durch diese Lernprozesse selbst. Durch die 7-Nanometer-Fertigung, die im nächsten Absatz genauer beschrieben wird, ist der Schritt vom Kirin 970 zum 980 groß. Die Größe der beiden Chips ist identisch, jedoch haben sich die Komponenten deutlich weiterentwickelt. Die CPU ist zwar nach wie vor ein Achtkernprozessor, beseht aber aus drei verschiedenen Kerntypen: zwei sogenannte Superkerne mit einer Taktung von je 2,6 GHz, zwei große Kerne mit einer Taktung von je 1,92 GHz und vier effizienten Kerne mit einer Taktung von je 1,8 GHz. Je nach Anforderung werden die Kerne einzeln angesteuert. Die Leistung der CPU wurde um 20% und die Effizienz um 40% gesteigert. Die Leistung der Grafikeinheit wurde sogar um 46% gesteigert bei einer höheren Effizienz. Außerdem verfügt der Kirin 980 über zwei statt einer NPU. Dank der NPUs kann man bei einem Smartphone von einem künstlich intelligenten Gerät sprechen. Was dies genau bedeutet, wird im dritten Absatz erklärt.

Ein Meilenstein – Die 7-Nanometer-Fertigung

Der Unterschied zwischen einem 10 und einem 7 Nanometer (nm)-Chip ist, dass der Abstand der Leiterbahnen innerhalb des Chips kleiner ist. Hätte man den Kirin 970 in der 7nm-Fertigung gefertigt, wäre er bei gleicher Leistung ca. 40% kleiner. Da Innovation aber nicht nur die Verkleinerung von Bauteilen bedeutet, ist der neue Chip bei gleicher Größe schneller und effizienter. Außerdem ist es dank der 7-nm-Technologie möglich, mehr Transistoren auf dem Chip unterzubringen, da auch diese kleiner geworden sind. In Zahlen sind es ganze 6,9 Mrd. Stück. Dank der Mehrzahl an Transistoren erhöht sich der Cachespeicher des Chips und verkürzt somit die Ladezeiten von Anwendungen. Der Kirin 980 ist einer der weltweit ersten 7nm-Chips für Mobilgeräte.

Was bedeutet künstliche Intelligenz und was ist die Aufgabe der NPU?

Was nach Science-Fiction klingt, bedeutet, dass das Smartphone vor allem aus dem Nutzungsverhalten lernt und sich so anpasst. Aber nicht nur während der Nutzung lernt das Smartphone, sondern schon vor dem ersten Einschalten. Die künstliche Intelligenz bezieht sich auf folgende Bereiche: Steuerung der Hardware, Verbesserung der Kamera, höhere Sicherheit bei der Entsperrung mit dem Gesicht und die Verbesserung der Verarbeitung von Sprachbefehlen.

In Bezug auf die Hardware ist es den NPUs möglich, die CPU so zu steuern, dass immer die geforderte Leistung bei geringstmöglichem Energieverbrauch zur Verfügung steht. Sie regelt also welche der acht Kerne gerade welche Aufgaben zu erledigen haben. Außerdem lernen die NPUs aus dem Nutzungsverhalten und erkennen Muster. Werden beispielsweise bestimmte Apps immer hintereinander gestartet ist das Smartphone bereits vorbereitet und die Apps starten schneller.

Künstliche Intelligenz bei der Smartphone-Kamera

Bei der Kamera kommt der Punkt zum Tragen, dass das Smartphone bereits Millionen Bildszenarien und die damit verbundenen Aktionen wie beispielsweise Bokeheffekt bei Portraits, Langzeitbelichtung am Abend und so weiter kennt. Das ist daher wichtig, weil der Anspruch an die Smartphone-Kameras immer weiter steigt, den Herstellern aber aufgrund der Größe des Smartphones nicht viel Raum für die Kamerahardware zur Verfügung steht. Ein Smartphone realisiert Stile und Effekte wie die Tiefenunschärfe, die von einer Spiegelreflexkamera mechanisch gelöst werden, über die Software. Die Kamera eines Smartphones mit einem Kirin 980 reagiert um 46% schneller als der Vorgänger auf Szenenwechsel. Außerdem ist die Kamera in der Lage bis zu 4500 Bilder in der Sekunde zu verarbeiten und kann so nicht nur einzelne Bilder, sondern einzelne Objekte identifizieren. Dieser Umstand kommt den sogenannten AR-Anwendungen zu Gute: Mit Augmented Reality kann man mit Hilfe der Kamera Dinge in unsere Umgebung einfügen: seien es Spiele wie Pokémon Go!, die Möglichkeit sich neue Möbel virtuell im Zimmer anzuschauen oder das Vermessen von Gegenständen. Diese Anwendungen sind nun deutlich flüssiger.

Die 3D-Gesichtserkennung ist mittlerweile nicht mehr nur der Abgleich zweier Bilder, sondern der Abgleich von über 30000 biometrischen Daten. Das Bild, welches bei der Einrichtung „hinterlegt“ wird, wird nicht als Bild, sondern als biometrische Datei gespeichert. Das Smartphone registriert so die Eigenschaften des Gesichts, also Abstand der Augen, Tiefe der Augen und so weiter und gleicht diese ab. Dank der neuen Hardware geht dieser Vorgang schneller und zuverlässiger.

Auch die Spracherkennung funktioniert dank der Arbeitsweise der NPUs deutlich schneller und zuverlässiger. Eine alltägliche Frage wie beispielsweise „Wie wird das Wetter morgen in Frankfurt?“ beinhaltet schon drei Fragen: die Frage nach dem Wetter, die Frage nach einem Datum und daraus folgend, wie das Wetter an dem Ort zu der Zeit wird. Da diese Fragen nun parallel bearbeitet werden können, ist das Ergebnis schneller zur Hand.

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