導入
AppleがiPhone 5sにカスタム設計の64ビットCPUを搭載したとき、モバイル業界は驚愕しました。64ビットへの移行は避けられないものでしたが、Appleがこれほど早くそこに到達するとは誰も予想していませんでした。Qualcommも例外ではなく、64ビットCPUは長期ロードマップ上のほんの一点に過ぎませんでした。Qualcommは、独自にカスタム設計したコアを持たないまま、昨年、主力製品Snapdragon 810プロセッサにARMのCortex-A53とCortex-A57のストックコアを採用しました。
810は一時的な対応ではあったものの、全てが悪いというわけではありませんでした。Snapdragon 805ではAdreno 430 GPUがAdreno 420を上回り、ALU性能におけるQualcommの優位性を維持しました。また、805ではSoCアイランドから追い出されていた高速カテゴリー9 X10 LTEモデムがCPUの隣に移動しました。
それでも、810に関しては失望以外の何物も感じられません。過度なサーマルスロットリングがパフォーマンスを抑制し、A57 CPUコアをアイドル状態に追い込んでいました。状況によっては、旧型のSnapdragon 801および805 SoC、そして一部のミッドレンジ向けオールA53設計でも同等、あるいはそれ以上のパフォーマンスを発揮していました。フラッグシップ製品としては、これはあまり好ましい状況とは言えません。
Qualcommは、Snapdragon 820と、同社初のカスタム設計64ビットCPUであるKryoによって、これらの問題を克服したいと考えています。しかし、Qualcommが820で目指すのは、パフォーマンスの向上だけではありません。CPU、GPU、DSP、ISPといった各プロセッサの独自の能力を組み合わせるヘテロジニアスコンピューティングを活用し、パフォーマンスを最大化し消費電力を最小限に抑えることで、革新的なユーザーエクスペリエンスを実現することも目指しています。コンピュータービジョン、高度な画像処理、バーチャルリアリティといったアプリケーションは、いずれもQualcommのターゲットアプリケーションです。
ゼロ番目
これらの新機能の多くは、開発者がSnapdragon 820のハードウェアを活用するために使用できる機械学習およびコンピュータービジョンAPIであるZerothによって実現されます。Qualcommが「コグニティブコンピューティングプラットフォーム」と呼ぶこのプラットフォームは、スマートフォンのバーチャルアシスタントの機能をさらに向上させるだけでなく、より人間に近い知能を必要とするあらゆる機能の向上にも貢献します。その方法の一つは、人間がポジティブ強化を通して学習する方法を模倣することです。モバイルデバイスにインテリジェントな動作が組み込まれることは既に始まっていますが、これらは一般的にクラウドコンピューティングの処理能力を活用しています。Qualcommは、820によってこの処理がデバイス上でローカルに実行できるようになり、結果としてプライバシーが向上すると考えています。なぜなら、ユーザー固有のデータすべてを他のサーバーで処理する必要がなくなるからです。
QualcommのScene Detectテクノロジーは、Zerothをコンピュータービジョンに応用したものです。ヘテロジニアスコンピューティングのメリットを活かし、デバイスのカメラで撮影した静止画と動画の両方を対象に、ニューラルネットワークを用いてシーン検出、物体認識、パターンマッチングを行います。このテクノロジーは、写真の自動タグ付けによる検索の容易化や拡張現実（AR）など、様々な用途に活用できます。上記のビデオでは、このシステムの基本機能をご紹介しています。
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Smart Protectは、Zerothの最初の「キラーアプリケーション」の一つとなります。従来のシグネチャベースのウイルス対策を凌駕するこの技術は、機械学習と行動分析を用いて、画面がロックされている状態でスマートフォンが写真を撮影していることを検知したり、ユーザーの操作なしにSMSメッセージを送信したりするといった「異常な行動」を識別します。この機能は、ゼロデイマルウェアだけでなく、一般的なウイルス対策ソフトウェアを回避するために作成されたマルウェアである「トランスフォーメーショナルマルウェア」の識別にも使用できます。
この機能は、Androidカーネル内の低レベルで実行されるコンポーネントと、QualcommのSecureMSMセキュア実行環境内で実行されるコンポーネントで構成されており、マルウェアによる回避がはるかに困難になります。また、Smart Protectはシステムリソースやアプリ通信などを効果的に監視できるようになります。
異機種コンピューティングの例
Zerothを超えるSnapdragon 820は、ヘテロジニアスコンピューティングを活用し、数々の高度な画像処理機能を実現します。例えば、OpenCL 1.2とFastCV APIを活用してビデオストリームをリアルタイムで後処理し、背景を分離・ぼかすことでビデオ会議中のプライバシー保護を強化します。Qualcommによると、CPUとGPUの処理能力を組み合わせることで、CPUのみを使用する場合と比較してパフォーマンスが2倍以上向上し、消費電力も最大40%削減できるとのことです。この技術は、パノラマ画像の品質向上にも活用されており、つなぎ目や動く物体によるゴーストの除去などを実現します。さらに、録画中にビデオ効果をリアルタイムでプレビューしたり、拡張現実（AR）体験を向上させたりといった用途も考えられます。
Snapdragon 810 SoCにも搭載されているQualcommのimproveTouch機能は、外部タッチスクリーンコントローラーからSoCに機能を移行します。DSPと低消費電力CPUアイランドを活用することで、タッチ遅延が改善され、より高度なノイズ除去アルゴリズムが実現します。この改良された処理により、高度な水滴除去が可能になり、画面が濡れた状態でも使用可能になります。また、EMI（電磁干渉）を除去することで、充電中のタッチ感度も向上します。さらに、ダブルタップによる超低消費電力の画面ウェイクアップ機能も搭載されています。
あらゆる専用プロセッサを効率的に連携させるのが、QualcommのSymphony System Managerの役割です。Qualcommによると、「Symphonyは、さまざまな構成のシステムオンチップ全体を管理し、最も効率的かつ効果的なプロセッサと専用コアの組み合わせを選択することで、最小限の電力で可能な限り迅速に処理を完了できるように設計されています」とのことです。これは決して簡単な作業ではありません。そのため、製品の出荷開始時に実際のバッテリー駆動時間がどうなるか、非常に楽しみです。
Qualcomm の Snapdragon 820 とその将来の SoC (まだ理解していない人のために説明すると、これは異種コンピューティングです) に対するビジョンと、それが実現するエクスペリエンスの一部を理解したので、次はハードウェアを詳しく見てみましょう。
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