日前@數碼閑聊站爆料稱,5月華為在折疊屏+PC+平板電腦方面將有大動作,新品普遍采用16:10設計,以便于全方位布局鴻蒙生態。過去華為雖然也將PC視為鴻蒙生態的一部分,但畢竟運行Windows系統,無法拉齊生態。如今華為的新品規劃似乎意味著,首款鴻蒙PC真的要來了。
(圖源:微博截圖)
去年9月余承東就曾透露過鴻蒙PC的消息,該產品今年面世在意料之內。然而面對Windows和macOS兩大強敵,鴻蒙PC如何突出重圍依然是個大問題。近期曝光的華為三進制邏輯門電路專利(專利公開號:CN119652311A),或將成為鴻蒙PC的核心競爭力之一。
(圖源:華為)
現階段我們所使用的PC、手機等電子設備,底層邏輯基本基于二進制。華為該專利采用三進制邏輯門電路,可實現輸入邏輯值加1、減1,利用邏輯值的27種單變量函數,簡化三進制邏輯電路。基于三進制方案,華為有望改變PC行業。
三進制>二進制?
知乎大佬@白云龍,在一篇文章中對進制與計算效率進行了詳細解讀。依據他舉的例子,假設需要表達0~999中任意一個數字,二進制需要20塊牌子,即一共10組,每組都包含0和1兩塊牌子,三進制需要21塊牌子,即一共7組,每組包含0、1、2三塊牌子,其他進制同理。
在r進制下,若要表達M個數字,就需要r×logrM個牌子,最終可得到效率公式E=(M/lnM)×(lnr/r),求導可知,r=e(自然常數)時效率最高。e是無限不循環小數,約等于2.7182818,相較于數字2,數字3更接近e,效率也更高。
(圖源:豆包AI生成)
早在1956年,看到三進制計算效率優勢的蘇聯就啟動了相關計算機研究,并于1958年打造出了第一臺三進制計算機Сетунь。遺憾的是,盡管Сетунь順利通過測試,在各種溫度下均表現優異,指令系統效率領先同期二進制計算機40%,并且收到了大量訂單,但遲遲得不到大批量生產的許可,最終在1965年停產。
1970年該研發團隊又開發出了Сетунь70型號三進制計算機,因得不到相關部門的支持,成為了三進制計算機的絕唱。
除了得不到政策上的支持,蘇聯三進制計算機失敗還在于穩定三種狀態的難度高,很難輸入穩定的電壓,對于電路設計、制造工藝、電子元件的性能均提出了嚴苛的要求,以當時的技術難以控制成本。而且三進制所使用的「tryte」體系與二進制「byte」體系不兼容,開發者傾向于為普及度更高的二進制計算機適配應用。
蘇聯放棄,華為拾起
雖然蘇聯放棄,但關于三進制計算的研究并未停止,中國、美國、韓國研究團隊均公布過三進制相關信息和專利技術。經過超過半個世紀的發展,人類的材料學取得了巨大突破,足以應對三進制的嚴苛要求。
在解決生產問題后,三進制的優勢將十分明顯。網上曝出的消息顯示華為三進制擁有0V、1.65V、3.3V三種電壓,分別對應0、-1、1三種狀態,可直接進行加減操作,無需像二進制一樣使用補碼表示負數,能夠簡化運算電路、提高信息密度,從而提升計算效率和能效。
(圖源:華為)
三進制狀態下,-1表達「假」,1表達「真」,0則表達「未知」,更符合人類對待事物的認知情況。
在AI大模型的訓練和推理過程中,三進制可以更細膩地表達邏輯和數據信息,提供更豐富的取值選擇,除了提高訓練和推理效率,還能更精確地模擬復雜的邏輯關系和數據特征,從而提高模型的準確性和泛化能力。現代AI對于低精度計算(INT8、Ternary)容忍度較高,三進制可直接適配模型量化需求。
另外,三進制高效率、低能耗的特點,應用在PC等移動平臺,還能降低芯片的耗電量,增加移動設備續航時間,可謂一舉多得。問題在于,當前計算機領域的大廈建立在二進制之上,改用三進制意味著需要重建一座大廈。
以鴻蒙PC為基石,建造三進制大廈
關于鴻蒙PC,華為籌備已久,可手機端與PC端適配應用生態的難度不可同日而語。手機平臺,用戶更多的是社交、娛樂,以及處理一些瑣事,用戶所需的應用重合度較高,微信、支付寶、WPS、淘寶、京東、抖音等數千款主流應用完成適配后,就能滿足大多數用戶的日常所需。
PC則不同,娛樂、社交、生產力三大方面,除了社交應用生態適配較為簡單,娛樂和生產力兩方面,每個用戶喜歡玩的游戲、所需的生產力工具可能都不同,很難全部滿足。即便是被奉為「生產力工具」的Mac,搭載的macOS實際上也主要滿足了用戶圖片、文字/表格、音頻、視頻等領域的辦公需求,許多領域表現不如Windows。
Windows系統經過長時間的積累,應用數量達到了極為驚人的數字,鴻蒙PC基本不可能追上。因此,鴻蒙PC大概率對標蘋果Mac,在應用層面以滿足用戶的圖文辦公為核心,以與鴻蒙平板、手機協同辦公為亮點,向目標用戶提供服務,未來逐漸豐富鴻蒙PC的生態,滿足更多用戶的需求。
在PC端,華為可能需要重構整個鴻蒙生態,三進制同樣需要打造新的應用生態,華為完全可以考慮兩件事一起做,減少分開研發的成本。
三進制除了能夠提高鴻蒙PC的計算效率,還能帶來兩大優勢,第一,基于三進制的高能效特性,增加產品的續航能力,讓MateBook在續航方面追上MacBook;第二,基于三進制更適合AI訓練和推理的特性,部署端側AI。
辦公領域生成式AI的作用日益明顯,但限于算力、存儲空間等因素,高參數量端側AI的部署依然困難重重,三進制有望幫助鴻蒙PC解決這一難題。
(圖源:豆包AI生成)
通過對少部分圖文辦公軟件的適配,布局圖文辦公場景,并效仿MacBook,以長續航保障用戶辦公體驗,再以更強的端側AI能力,實現與Windows、macOS的差異化競爭,或許可以幫助鴻蒙PC打開市場,贏得消費者的認可。
然而即便華為三進制芯片量產,初期大概率面向企業級用戶,例如AI訓練和推理所需的計算卡。消費者復雜多變的需求,令華為需要更長的時間去進行調研和適配優化,鴻蒙PC初期可能不支持三進制,在三進制逐步成熟后,再向三進制轉變。
二進制生態極為完善,僅依靠更高的計算效率和能效表現,華為能夠吸引多少消費者猶未可知。但在半導體制程工藝觸及極限的情況下,三進制已然成為芯片性能進一步提升較為明確的方向。
制程工藝臨近極限,華為給出新方向
鴻蒙PC是華為PC業務新的開始,三進制或許會降低設備適配軟件生態的速度,但對于華為而言,PC設備改用鴻蒙系統,本就需要大規模重新適配軟件生態。
@數碼閑聊站爆料的華為16:10規劃,表明華為可能打算把手機、平板電腦平臺的部分鴻蒙應用移植到PC端。但正如小雷上文所言,PC的用途更加復雜,手機、平板平臺的應用難以滿足PC用戶的辦公和娛樂需求,華為依然需要與軟件開發者合作,為鴻蒙PC適配應用。
在為鴻蒙適配應用的同時,華為可以騰出一部分精力為三進制軟硬件做準備。例如用戶使用較多的辦公應用先適配二進制版本,盡快為用戶提供服務,其他應用直接推進三進制適配工作。
若三進制芯片得以量產,并應用在鴻蒙PC,將大幅提升鴻蒙PC的性能和續航能力,而且還可以借助三進制在AI領域的優勢,為產品部署參數量更多的端側AI。
(圖源:華為)
不只是華為,未來其他企業也有可能加入三進制計算機的開發工作。近幾年芯片性能的提升,除了架構的改變之外,一定程度依賴制程工藝的進步,讓芯片可以在相同面積情況下容納更多晶體管。蘋果、高通、聯發科三大廠商每一代SoC的性能提升,都伴隨著晶體管數量的大幅增加。
可制程工藝已經觸及極限,量子隧穿效應愈發明顯,漏電將成為限制芯片制程工藝提高的難關。在制程工藝進步空間越來越小的情況下,三進制或許可以成為蘋果、高通、聯發科、英偉達、英特爾等企業繼續提高芯片性能的可選方案之一。
占據先機的華為,或許能夠通過在三進制領域的率先布局,強化鴻蒙PC的競爭力,并將三進制的優勢賦能平板、手機等設備,提高華為全品類的性能、能效,以及AI能力。
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