摘要：自从计算机出现以来，人们就把机器比作大脑。这包括计算机的两位奠基人 —— 约翰·冯·诺伊曼写了一本名为《计算机与大脑》的书；而阿兰·图灵在1949年曾说过：“最终，我不明白为什么（计算机）在大多数领域不能与人类智力平等竞争。”

神经处理器（NPU）是智能手机和笔记本电脑中最新的芯片，但它们是什么，为什么如此重要？

自从计算机出现以来，人们就把机器比作大脑。这包括计算机的两位奠基人 —— 约翰·冯·诺伊曼写了一本名为《计算机与大脑》的书；而阿兰·图灵在1949年曾说过：“最终，我不明白为什么（计算机）在大多数领域不能与人类智力平等竞争。”

这种比较的唯一问题是，传统的处理器 —— 中央处理器（CPU） —— 根本不能模拟大脑。CPU过于数学化和逻辑化了。另一方面，神经处理单元（NPU）采用了一种完全不同的方法：模拟人类大脑的电路结构。

然而，以电子方式模仿人脑的工作方式远非一个新想法。

NPU的诞生

字面上的电子大脑可以追溯到20世纪40年代中期现代计算机的诞生，特别是神经生理学家沃伦·麦卡洛克和逻辑学家沃尔特·皮茨创造的“神经网络”电路。麦卡洛克的开创性工作在20世纪50年代和60年代刺激了进一步的研究，但这个想法却过时了 —— 也许是因为与经典计算机日益增长的数字运算能力相比，缺乏进展。

“在日本和德国有一些孤立的人（研究神经网络），但这不是一个领域，”被广泛认为是人工智能“教父”之一的法裔美国计算机科学家扬·勒昆（Yann LeCun）谈到他在上世纪80年代初与该领域另一位先驱杰弗里•辛顿（Geoffrey Hinton）一起研究神经网络时表示。“它在1986年重新成为一个领域。”

然而，为了让神经网络重新成为计算机科学中受人尊敬的一部分，它需要21世纪初语音识别的成功。即便如此，扬·勒昆说：“我们也不想使用神经元网络这个词，因为它名声不好，所以我们把它的名字改成了深度学习。”

NPU这个术语出现在20世纪90年代末，但苹果、IBM和b谷歌的雄厚财力才将其从大学实验室推向主流。这些科技公司在硅的开发上投入了数十亿美元，将过去的所有工作结晶成一种适合我们的手机和笔记本电脑的产品：一种从人类大脑中获取灵感的处理器。扬·勒昆的运气也有所好转：他现在是Meta的首席人工智能科学家。

NPU是如何工作的？

在某些方面，今天的NPU与麦卡洛克和皮茨创造的NPU并没有什么不同：它们的结构通过并行架构模仿大脑。这意味着NPU将同时运行数百万甚至数万亿的微型计算，而不是按顺序处理问题。这就是术语“每秒操作数”（TOPS）所指的内容。

但事情就在这里变得复杂了。NPU依赖于深度学习指令集，这些指令集已经在大量现有数据上进行了训练。以照片中的边缘检测为例，它通常依赖于卷积神经网络（CNN）。

在CNN中，卷积层在图像的每个区域上运行一个过滤器（称为“内核”），它将寻找它怀疑是边缘的模式——这要归功于它的训练。NPU执行的每个数学运算都称为卷积，它在图像上创建了一个特征图。软件将重复此过程，直到它确信已经找到了边缘。

NPU在执行卷积运算方面表现出色，能够以极快的速度和低功耗执行它们。与CPU相比，这一点尤其正确。然而，同样使用并行处理的图形处理单元（GPU）对该任务的优化程度较低，因此效率较低。当涉及到我们设备的电池寿命时，这种效率的下降会产生很大的影响。

NPU现在的用途是什么？

也许令人惊讶的是，第一批包含NPU的手机可以追溯到2017年。当时华为发布了Mate 10，苹果在iPhone X上推出了A11仿生芯片组。但这两个NPU都不是很强大 —— 与我们最好的笔记本电脑配备的现代高通骁龙X芯片组的45个TOPS NPU相比，每个NPU都不到1个TOPS。利用这种芯片独特结构的应用也花了几年时间。

然而，仅仅八年之后，人工智能应用无处不在。例如，如果你最近有一部手机，它包含了从照片中删除人物的选项 —— 这几乎肯定使用了NPU。同样，谷歌的“圈子搜索”功能或“添加我”使用NPU支持的增强现实（AR）形式，在你已经拍摄了原始照片后将你放置在照片中。

NPU现在也扩展到了笔记本电脑。去年，微软宣布了“为人工智能设计的新型Windows电脑 —— Copilot+ PC”。这些要求NPU至少有40个TOPS，不幸的是，AMD和英特尔（其早期的NPU只能运行15个TOPS）将它们排除在竞争之外。但他们的损失是高通的收获，因为其所有骁龙X处理器都超过了这一门槛，NPU的额定功率为45 TOPS。采用这些新芯片的机型包括微软Surface笔记本电脑和宏碁Swift AI系列的骁龙版本。

AMD和英特尔现在都发布了满足微软最低要求的芯片，这意味着市场上有更多的笔记本电脑带有“Copilot+ PC”品牌。然而，这条尾巴上有一个刺：更便宜的笔记本电脑（低于800美元）现在可能仍然使用不符合Copilot+ PC标准的较低处理器。

Copilot+ PC最好的功能是什么？

但为什么你要为Copilot+ PC支付更多的钱呢？微软希望用一些独特的功能来吸引你，坦率地说，最令人印象深刻的功能也是最具争议的。这款名为“回忆”（Recall）的软件承诺提供“过目不忘”的功能，让你能够重新发现以前在Windows 11中看到的东西。

Recall拍摄的每张快照都由NPU进行分析，使用上下文、光学字符识别（OCR）和情感分析来创建一个索引，然后您可以进行搜索 —— 此时Recall将通过视觉时间线带你回到过去。在一次不稳定的发布后，它因缺乏安全性或用户对存储快照的控制而受到攻击，微软表示，它花了更多的时间重新设计该功能以提高安全性。

其他功能是建立在以前的基础上的。Image Creator使用NPU将文本转换为图像，增强版的Windows Studio Effects为你的视频通话添加了创意过滤器，Live Captions部署NPU来翻译你正在观看的任何视频。

宏碁（Acer）、惠普（HP）和联想（Lenovo）等公司已经发布了自己的本地人工智能工具，可以分析存储在你电脑上的文档，并提供摘要和情感分析。这些工具只可能随着时间的推移而改进。

NPU接下来可能会发生什么？

在接下来的几年里，一些人工智能专家认为，NPU将遵循与早期CPU类似的道路 —— 接近摩尔定律，每一两年就会增加一倍。有了这种能力，你就可以在电脑上创建逼真的AI图像，而不是求助于Midjourney之类的程序。

随着时间的推移，随着软件和硬件的成熟，越来越多的开发人员利用它，我们预计会看到理解我们的个人人工智能代理的出现，因为它们在我们工作时一直“生活”在我们的计算机中。它们不仅会充当记忆调节器，还会代表我们执行操作。

除了手机和笔记本电脑，NPU还可能在更多的设备中找到归宿。电视将使用你最喜欢的化身主持人提供个性化的新闻服务；你的健身追踪器会根据你的心情和下次开会前的时间为你推荐锻炼。谁知道呢，也许有一天你最好的朋友会是一个比人类更了解你的人形机器人。

来源：知新了了一点号