Интеллект своими руками

Как машинное обучение обогащает жизнь пользователей смартфонов Huawei
Искусственный интеллект — понятие, суть которого понимают не все, но именно оно, скорее всего, станет самым часто упоминаемым технологическим термином в 2019 году. Какое отношение искусственный интеллект имеет к нашей повседневной жизни, почему о нем все заговорили именно сейчас и как его использует один из крупнейших в мире производителей мобильных устройств Huawei?

Попасть в нейросеть

В новейшей истории, если очистить ее от творчества писателей-фантастов, искусственный интеллект (artificial intelligence, AI) впервые привлек к себе внимание в 2016 году. Тогда программа компании Google AlfaGo, базирующаяся на самообучаемой многоуровневой нейросети, обыграла в го в матче из пяти игр обладателя наивысшего, девятого, профессионального дана, одного из лучших мастеров Ли Седоля.

Смартфоны — самый очевидный пример того, как можно использовать AI в повседневной жизни

После того как разблокировка по распознаванию лица владельца превратилась де-факто в стандарт мобильной индустрии, роль компьютерного зрения, которое полностью базируется на нейросетях, стала намного важнее, чем раньше. Такими возможностями обладают и смартфоны от Huawei.

Это был триумф технологии многоуровневых нейросетей и глубинного машинного обучения. Важность победы заключалась в том, что в этой игре практически бесконечное количество вариантов ходов, и просчитать их невозможно даже суперкомпьютеру. Выиграть в го можно, лишь используя правильную стратегию и тактику. Что и продемонстрировала AlfaGo, причем очень ярко.

Сегодня обучаемые многоуровневые нейросети — самая быстроразвивающаяся технология AI, суть которой заключается в программной архитектуре, построенной по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей — сетей нервных клеток мозга, а также на возможности обучать и тренировать такие программы.

Вообще существует большой зазор между тем, как люди в целом представляют себе искусственный интеллект, и тем, чем он является в данный момент. Современный AI совсем не похож на тот, который мы видели в «Матрице», «Терминаторе» и других фантастических произведениях. Ни по уровню агрессии (к счастью), ни по уровню его развития (к сожалению).

Важно отметить, что такие понятия, как «искусственный интеллект», «мыслящая машина», еще окончательно не устоялись и постепенно корректируются. Поэтому их использование носит некоторую степень условности.

Так, знаменитый эмпирический «тест Тьюринга», предложенный знаменитым британским математиком Аланом Тьюрингом, сейчас проходят многие программы на базе AI. Тест Тьюринга заключается в том, что если машине в общении с человеком удается выдать себя за человека, она считается разумной. С одной стороны, современные голосовые помощники — Google Assistant, Siri, «Алиса» — или чат-боты, базирующиеся на программных алгоритмах класса «искусственный интеллект», могут в течение некоторого времени вполне успешно выдавать себя за человека. С другой — все понимают и видят их ограниченные возможности и то, что для имитации естественного общения программисты, их создавшие, просто использовали некоторые лексические, лингвистические и психологические трюки (использование неформальной лексики, шутки и пр.). Тем не менее, прогресс тех же голосовых помощников, их скорость овладения естественными языками впечатляет, и, что важно, во многом он был достигнут благодаря мобильной индустрии. Смартфоны оказались самым очевидным и понятным примером того, как можно использовать AI в повседневной жизни.

Для одних производителей бурный рост сменился стагнацией — ведь смартфоны теперь есть почти у всех, удивить потребителей становится все сложнее. А других, напротив, подобная ситуация стимулировала — устройства с инновационными технологиями стала выпускать Huawei. И не только выпускать, но и успешно продавать — более 200 млн штук за год. В итоге уже два квартала подряд компания уступает по числу поставленных смартфонов лишь Samsung, а по выручке от продаж на некоторых рынках (например, в России) вышла на второе место после Apple.

Передовик производительности

Первым производителем смартфонов, который осознал, как важен «искусственный интеллект» для пользователей и всей мобильной индустрии, стала компания Huawei, которая в конце 2017 года представила собственный процессор HiSilicon Kirin 970. Это был первый в мире мобильный процессор со специальным нейронным сопроцессором (NPU), который отвечал за работу мобильных приложений, сервисов и процессов, использующих нейросети и машинное обучение. Именно таким процессором был оснащен Huawei P20 Pro, ставший, по мнению ряда специализированных технологических изданий и экспертов, одним из лучших смартфонов 2018 года.

Сегодня обучаемые многоуровневые нейросети — самая быстроразвивающаяся технология AI, суть которой заключается в программной архитектуре, построенной по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей — сетей нервных клеток мозга, а также на возможности обучать и тренировать такие программы.

Спустя год в Берлине на крупнейшей отраслевой выставке потребительской электроники IFA состоялся анонс HiSilicon Kirin 980, второго мобильного процессора Huawei, уже с двумя NPU-сопроцессорами. Скорость работы с нейросетями у нового чипа выросла по сравнению Kirin 970 на 120%. Отметим, что в мире сейчас всего три производителя смартфонов, разрабатывающих собственные процессоры, и Huawei один из них. Остальные мобильные вендоры не могут себе позволить вкладывать настолько же большие ресурсы в R&D, как Huawei, покупая процессоры у Qualcomm и MediaTek.

Вообще же HiSilicon Kirin 980 стал не только первым в мире процессором с двумя NPU-модулями, который заточен под работу с нейросетями, но и первым процессором в мире, произведенным по 7-нанометровому техпроцессу. Это позволило добиться невероятной плотности и разместить в Kirin 980 рекордные 6,9 млрд транзисторов на площади 1 кв. см. По сравнению с 10-нанометровым техпроцессом новая технология обеспечила повышение производительности на 20% и рост энергоэффективности на 40%. Вся эта вычислительная мощь уже сейчас используется в топовых смартфонах Huawei — Mate 20 Pro, Mate 20, Mate 20 RS (Porsche Design).


HUAWEI INNOVATION RESEARCH PROGRAM
С 1999 года компания реализует глобальную программу Huawei Innovation Research Program (HIRP), предоставляя финансовую поддержку университетам и институтам, ведущим инновационные исследования в сфере IT и телекоммуникационных технологий, помогая исследователям реализовать инновационные идеи на практике.
300
УНИВЕРСИТЕТОВ
БОЛЕЕ ЧЕМ В 20
СТРАНАХ
1200
СВЫШЕ 1,2 ТЫС.
ИССЛЕДОВАНИЙ
ПО ВСЕМУ МИРУ
15
ВУЗОВ ПАРТНЁРОВ
В РОССИИ

В связи с этим возникает вопрос: а зачем пользователю вообще нужен телефон Huawei с таким производительным процессором? Что это ему дает? Не избыточна ли такая мощность?

Нет. И вот почему. В 2018 году cмартфон Huawei P20 Pro получил от известной тестовой лаборатории DXOMark 109 баллов в рейтинге мобильных камер. Это до сих пор лучший в мире результат, включая и более поздние модели конкурентов. При этом новый Huawei Mate 20 Pro еще не прошел экспертизу DXOMark, так что в скором времени возможна такая ситуация, когда два первых места в рейтинге лучших в мире мобильных камер будут занимать два смартфона одной компании. Но уже сейчас, по отзывам большинства экспертов, Huawei Mate 20 Pro, Huawei Mate 20 RS, Huawei Mate 20 и Huawei P20 Pro снимают заметно лучше своих конкурентов.

Искусственный интеллект анализирует данные, полученные от камеры, понимает, что он снимает, какую сцену и в каких условиях, подбирает алгоритмы обработки, а если объект движется, включает предиктивный фокус. Таким образом, AI делает фотографию такой, какой она должно быть в идеале.

Во многом это заслуга процессоров Kirin 970 и 980 с их аппаратной поддержкой искусственного интеллекта. Все дело в том, что современная фотография — это не только высококачественная камера (хотя и она важна), но и алгоритмы съемки, обработка изображения. Чтобы получить хороший кадр, смартфону нужно произвести правильную фокусировку, правильно подобрать выдержку, экспозицию, светочувствительность матрицы и пр. Итог — то изображение, которое мы видим — почти всегда результат «склейки» из нескольких снятых один за другим кадров. Искусственный интеллект анализирует данные, полученные от камеры, понимает, что он снимает, какую сцену и в каких условиях, подбирает алгоритмы обработки, а если объект движется, включает предиктивный фокус. В общем, AI делает фотографию такой, какой она должна быть в идеале.

Если упростить описание всех сложных процессов, происходящих в смартфоне, то работает это так. Вы делаете снимок на смартфон, а искусственный интеллект «дорисовывает» кадр так, чтобы он выглядел, как будто сделан суперпрофи, на профессиональную зеркальную камеру, установленную на штатив, в идеальных условиях.

Именно софт на базе нейросетей делает это возможным, а процессоры Kirin 980 и Kirin 970 позволяют работать с таким софтом в режиме реального времени, без задержек. Что, разумеется, очень важно при фото- и особенно при видеосъемке.

Анализ и оптимизация

Программы на базе искусственного интеллекта используются и для оптимизации работы самого смартфона. AI анализирует наши привычки. Например, то, когда и как мы используем разные приложения. Затем он распределяет использование памяти и процессорной мощности так, чтобы смартфон работал максимально быстро. Более того, AI-смартфон использует предиктивные алгоритмы для оптимизации работы ядер процессора, что заметно увеличивает время автономной работы смартфона.

И, конечно, после того как разблокировка по распознаванию лица владельца превратилась-де-факто в стандарт мобильной индустрии, роль компьютерного зрения, которое полностью базируется на нейросетях, стала намного важнее, чем раньше. Такими возможностями обладают и смартфоны от Huawei. Создание 3D-модели лица, отслеживание изменений, таких, как использование разной косметики, рост бороды, волос, изменение прически и цвета волос, наличие или отсутствие очков — все это легло на плечи искусственного интеллекта. Работающий без сбоев сканер лица в смартфоне должен отслеживать перемены, происходящие с владельцем, и безошибочно распознавать его и в очках, и в головном уборе, и после посещения парикмахерской или стилиста. Причем принципиально важно не перепутать владельца смартфона ни с кем другим. Сейчас многие мобильные банковские приложения и платежные системы уже позволяют проводить финансовые транзакции по идентифицированному смартфоном лицу пользователя.

Использование процессора с поддержкой искусственного интеллекта внутри смартфона — лишь одна сторона того, как AI применяется в мобильной индустрии. Другая, внешняя и не менее важная, заключается в том, что создатели приложений и мобильных сервисов теперь сами используют нейросети и машинное обучение для создания новых программ. Созданы и развиваются открытые библиотеки машинного обучения — такие, как Caffee, Tensorflow и Tensorflow Lite. И в этом контексте для разработчиков, которые ими пользуются, важно понимать, что их продукты не будут «тормозить» на пользовательских устройствах. Процессоры Kirin 980 и Kirin 970 обеспечивают максимально быструю работу подобных приложений и гарантируют владельцам смартфонов cерии Huawei Mate 20 и P20 Pro, что все, даже самые «тяжелые» нейросетевые программы будут работать максимально корректно и быстро.

Поставки смартфонов на мировой рынок в третьем квартале 2018 года
Компания
Объём поставок, млн. шт.
Доля рынка
Изменение доли за год
Samsung
72,2
20,3%
- 13,4%
Huawei
52
14,6%
32,9%
Apple
46,9
13,2%
0,5%
Xiaomi
34,3
9,7%
21,2%
OPPO
29,9
8,4%
- 2,1%
Другие
119,9
33,8
- 19,9%
Всего
355,2
100%
- 6%
Источник: квартальный отчет IDC, 1 ноября 2018 года
Продажи смартфонов на российском рынке в третьем квартале 2018 года
Компания
Доля рынка по количеству продаж
Доля рынка по выручке
Huawei
28,3%
25,4%
Samsung
24,8%
26,4%
Apple
11,7%
32%
Источник: данные МТС

Умный ассистент

Если говорить о потребительском аспекте использования искусственного интеллекта и нейросетей, то те же голосовые помощники, общающиеся на естественном языке, голосовые переводчики, работающие в режиме реального времени, дополненная реальность (информация о различных объектах — от бургера до Эйфелевой башни, которая выводится при наведении на них камеры смартфона) — это одни из самых ближайших рубежей для реализации искусственного интеллекта в пользовательских сценариях.

Новый этап в развитии искусственного интеллекта наступил вместе с эпохой облачных вычислений. Еще десять лет назад софтом на базе нейросетей занимались лишь гиганты индустрии с собственными дата-центрами. Сloud-computing не просто удешевил машинное время, но и позволил небольшим командам и стартапам арендовать вычислительные мощности и развивать свои проекты на базе AI. Важный шаг в этом направлении Huawei сделала в октябре 2018 года, когда исполнительный генеральный директор Huawei Эрик Сюй представил первые в мире серверные процессоры, созданные на базе технологии искусственного интеллекта — Ascend 910 и Ascend 310. Подобное развитие индустрии облачных вычислений позволит в ближайшие годы в разы вырасти мобильным продуктам и сервисам, использующих AI. Так, согласно прогнозам самой Huawei, к 2025 году в мире будет насчитываться свыше 40 млрд личных умных устройств, а у 90% пользователей устройств будут умные цифровые помощники. Сама же компания планирует вложить более $145 млн в разработку решений на базе искусственного интеллекта.

ИСТОРИЯ HUAWEI В РОССИИ
1997
Начало работы на российском рынке.
2001
Открытие Учебного центра Huawei в Москве.
2002
Открытие Центра исследований и разработок в Москве.
2002–2004
Началось активное сотрудничество с российскими операторами связи по строительству GSM-сетей.
2007
Huawei и «ТрансТелеКом» построили первую в России крупномасштабную междугороднюю сеть NGN.
2009
«Ростелеком» построил арктическую ВОЛС на базе оборудования Huawei.
2010
Huawei вышла на корпоративный рынок.
2011
Huawei начала в России продажи решений для конечных потребителей под собственным брендом
2012
Huawei и Yota Networks развернули первую коммерческую сеть LTE в Москве. В России запущена образовательная программа Huawei Seeds for the Future. Huawei открыла учебную лабораторию на базе Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций.
2013
Открытие первых в России сетевых академий Huawei. Huawei выводит на рынок новый бренд мобильных устройств Honor. Открытие официального интернет-магазина Huawei в России.
2014
Huawei и РЖД подписали соглашение о научно-техническом сотрудничестве. Сбербанк России и Huawei заключили соглашение о сотрудничестве. Соглашение о стратегическом сотрудничестве Huawei с ВТБ. «МегаФон» и Huawei договорились о сотрудничестве для разработки и скорейшего внедрения 5G в России.
2015
Объявлены победители первых Всероссийских соревнований в сфере ИКТ Huawei Honor Cup. Huawei и Инфофонд открыли образовательную программу Seeds for the Future для молодых специалистов. Huawei заключила соглашение о сотрудничестве с Российской таможенной академией. Соглашение о сотрудничестве с Министерством образования и науки РФ.
2016
Huawei и «Ростелеком» завершили строительство подводной сети Камчатка—Сахалин. Соглашение о сотрудничестве с Московским государственным университетом. «МегаФон» совместно с Huawei устанавливает российский рекорд скорости мобильного интернет-соединения.
2017
«ВымпелКом» и Huawei будут совместно работать над запуском 5G.