Neural Engine là gì? Cách thức hoạt động và tính năng hỗ trợ AI

Bạn đã bao giờ tự hỏi vì sao iPhone, iPad, MacBook có thể hiểu giọng nói của bạn, nhận diện khuôn mặt trong ảnh hoặc gợi ý các bài hát mà bạn có thể thích? Bí quyết nằm ở bộ xử lý thần kinh chuyên dụng mang tên Apple Neural Engine (ANE). Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu Neural Engine là gì, cách nó hoạt động và tại sao nó lại quan trọng cho trải nghiệm người dùng trên các thiết bị hiện đại.

1. Neural Engine là gì?

Neural Engine là bộ não AI bên trong các chip của Apple, mang đến các tính năng thông minh cho iPhone và iPad như nhận diện khuôn mặt, bảo mật sinh trắc học và phân loại hình ảnh.

Không chỉ giới hạn ở điện thoại, công nghệ xử lý AI chuyên dụng này - với nhiều tên gọi khác như Neural Processing Unit, AI Engine, Hexagon - đang ngày càng trở nên phổ biến trên các thiết bị điện tử, từ smartphone của Samsung, Huawei, Qualcomm cho đến cả máy tính.

2. Cách thức hoạt động của Neural Engine

Cấu trúc

- Lõi động cơ thần kinh: ANE bao gồm nhiều lõi động cơ thần kinh, được thiết kế để thực hiện các phép toán ma trận và phép tính nhân, phục vụ cho các thuật toán AI và học máy (ML).

- Mạch phẳng đa chế độ: Tích hợp các mạch phẳng đa chế độ cho phép xử lý nhiều tác vụ song song một cách hiệu quả. Điều này rất quan trọng cho các thuật toán AI cần thực hiện hàng nghìn tỷ phép nhân ma trận.

- Bộ nhớ đệm riêng: ANE có bộ nhớ đệm riêng biệt, giúp tối ưu hóa việc truy cập dữ liệu và cải thiện tốc độ xử lý.

- Hỗ trợ dữ liệu: ANE được thiết kế để hỗ trợ một số loại dữ liệu cụ thể, giúp đơn giản hóa quá trình xử lý và tối đa hóa hiệu suất.

Cách thức hoạt động

ANE hoạt động bằng cách xử lý thông tin qua một mạng lưới các nút được kết nối với nhau, mỗi nút thực hiện một phép tính đơn giản. Bằng cách kết hợp hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ phép tính này, Neural Engine có thể thực hiện các tác vụ phức tạp như nhận dạng hình ảnh, xử lý ngôn ngữ tự nhiên và thậm chí đưa ra dự đoán.

- Tăng tốc độ tính toán: ANE sử dụng logic điều khiển và số học được tối ưu hóa, giúp tăng tốc độ thực hiện các phép toán phức tạp như nhân và tích lũy, thường gặp trong các thuật toán AI và học máy.

- Suy luận nhanh chóng: Xử lý thông tin và đưa ra kết quả nhanh hơn nhờ khả năng suy luận tức thì dựa trên mô hình dự đoán.

- Tiết kiệm năng lượng: Được thiết kế để tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng, giúp kéo dài thời gian sử dụng pin cho thiết bị khi chạy các ứng dụng AI và học máy (ML).

3. Các tính năng AI được hỗ trợ bởi Neural Engine

Neural Engine hỗ trợ nhiều tính năng AI đa dạng trên các thiết bị của Apple, từ những tác vụ quen thuộc như:

- Nhận diện giọng nói nhanh chóng và chính xác hơn, dịch ngôn ngữ ngay lập tức, mang đến trải nghiệm người dùng mượt mà.

- Tự động lấy nét vào đối tượng với Center Stage, làm mờ nền trong FaceTime, chụp ảnh thiếu sáng đẹp hơn với Deep Fusion và Smart HDR.

- Theo dõi chuyển động người dùng trong các ứng dụng thực tế tăng cường, tạo ra trải nghiệm sống động và tương tác cao.

- Phát hiện khuôn mặt và đối tượng trong video, hỗ trợ việc chỉnh sửa hiệu quả hơn với các ứng dụng như Final Cut Pro.

- Gợi ý nội dung phù hợp với sở thích cá nhân, tìm kiếm hình ảnh trùng lặp, tạo chú thích tự động cho ảnh...

4. Sự khác biệt giữa Neural Engine của Apple và CPU

CPU là bộ xử lý trung tâm, đảm nhiệm việc xử lý tất cả các tác vụ chung của thiết bị. Mặc dù CPU có thể thực hiện một số tác vụ học máy, nhưng nó không được tối ưu hóa cho loại xử lý chuyên sâu này. Ngược lại, Neural Engine được thiết kế đặc biệt cho học máy, cho phép xử lý các tác vụ này nhanh hơn và hiệu quả hơn so với CPU. Điều này giúp CPU có thể tập trung vào các tác vụ khác, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể và kéo dài thời gian sử dụng pin.

- Neural Engine: Chuyên gia trong lĩnh vực AI, xử lý nhanh chóng và hiệu quả các tác vụ học máy.

- CPU: Bộ não chính, xử lý đa dạng các tác vụ chung, nhưng kém hiệu quả hơn Neural Engine trong lĩnh vực AI.

5. Neural Engine xuất hiện trên sản phẩm nào?

Neural Engine lần đầu được giới thiệu trên chip A11 Bionic của Apple vào năm 2017 và đã được tích hợp vào tất cả các mẫu iPhone và iPad mới kể từ đó. Dưới đây là một số sản phẩm được trang bị Neural Engine:

• iPhone 8 trở lên, bao gồm cả iPhone 16 mới nhất (iPhone 16 Plus, iPhone 16 Pro, iPhone 16 Pro Max)
• iPad Pro (từ thế hệ thứ 2 trở đi)
• Apple TV 4K (từ thế hệ thứ 2 trở đi)

Neural Engine là minh chứng cho việc Apple tập trung vào việc mang sức mạnh của AI đến tay người dùng. Với khả năng xử lý machine learning nhanh chóng và hiệu quả, Neural Engine đang mở ra một kỷ nguyên mới cho những trải nghiệm thông minh và trực quan hơn trên các thiết bị của chúng ta.