用AI延長電池續(xù)航？谷歌Android 9 Pie是怎么做的

《連線》網(wǎng)站撰文講述谷歌DeepMind最大的人工智能項目在如何解決Android的電池續(xù)航問題。谷歌的Android Pie操作系統(tǒng)采用DeepMind的AI，目的就是延長手機的電池續(xù)航時間。那么做真能帶來改變嗎?

以下是文章主要內(nèi)容：

2014年1月，谷歌斥資4億美元收購總部位于倫敦的人工智能公司DeepMind。當(dāng)時，外界還不清楚谷歌和它的母公司Alphabet會從這筆交易中得到什么。四年后，專注于為谷歌開發(fā)人工智能的DeepMind團隊開始帶來回報。

谷歌最新的移動操作系統(tǒng)Android Pie的推出，涉及到DeepMind迄今為止最大的現(xiàn)實世界機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的推出。它的人工智能有一個雄心勃勃的目標。它希望解決現(xiàn)代智能手機最令人沮喪的一個痛點：電池續(xù)航能力差。

從2017年春季開始——早在Android Pie(之前代號名稱為“P”)的開發(fā)者預(yù)覽版發(fā)布之前，DeepMind的倫敦團隊就開始與谷歌的同事展開合作。合作的成果是，他們在操作系統(tǒng)中引入了兩個AI系統(tǒng)。它們分別是自適應(yīng)電池(Adaptive Battery)系統(tǒng)和自適應(yīng)亮度(Adaptive Brightness)系統(tǒng)，前者旨在阻止應(yīng)用程序在后臺消耗電池電量，后者則意在根據(jù)手機所處的環(huán)境自動調(diào)整屏幕亮度。

Android工程師本·默多克(Ben Murdoch)表示，來自Android Pie開發(fā)者版、beta測試版和通用版本的第一批數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)能夠奏效。他表示，運行于Android設(shè)備后臺的應(yīng)用程序喚醒中央處理器(CPU)的頻率會降低30%，通過Wi-Fi和移動信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量在一些情況下會減少20%。這兩種方法都可以減輕電池的消耗。

“我們已經(jīng)看到我們所說的方差出現(xiàn)減少。”默多克補充道，“大多數(shù)用戶都時常覺得自己的手機電池消耗速度比預(yù)期的或者正常時候要快得多。我們稱這些不可預(yù)測的事件為‘電池的壞日子’。我們是在支配那些電池的壞日子。”

早期階段

盡管Android Pie已經(jīng)公開推出，但這些系統(tǒng)仍處于相對早期的階段。該操作系統(tǒng)的公開版本已于8月6日開始提供下載，但仍只在少數(shù)的手機上可用。目前全球有超過20億臺設(shè)備運行各種Android系統(tǒng)版本，但大多數(shù)都是在舊款操作系統(tǒng)上運行。(谷歌在Pie推出之前發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，只有14%的設(shè)備在使用Oreo系統(tǒng)。)

那么，該潛在的電池節(jié)約技術(shù)背后的人工智能是如何運作的呢?“這個模型是一個深度的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。”在DeepMind為谷歌開發(fā)產(chǎn)品的克里斯·甘布爾(Chris Gamble)說道。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，已經(jīng)在從自動駕駛汽車到圖像識別技術(shù)的各個領(lǐng)域進行了測試。

DeepMind的人工智能會分析Android設(shè)備用戶如何使用他們的應(yīng)用程序。甘布爾說，“它有兩層，利用應(yīng)用程序打開的時間戳來預(yù)測該應(yīng)用程序下一次打開的時間。”該機器學(xué)習(xí)模型會學(xué)習(xí)應(yīng)用程序的使用模式——去掉應(yīng)用程序名稱和詳細信息，以防止它們受到任何不公正的對待——進而預(yù)測哪些應(yīng)用程序經(jīng)常被使用。然后，得出每個應(yīng)用程序分被打開的可能性數(shù)據(jù)。“如果兩個應(yīng)用程序被使用的方式相同，那么它們可能就會得到相同的預(yù)測，因為它們會有相同的輸入數(shù)據(jù)。”甘布爾指出，“但事實上，它們可能是兩個完全不同的應(yīng)用程序。”

該人工智能技術(shù)將每個應(yīng)用程序歸入四組中的一組，由此來節(jié)省電池壽命。每組都被賦予不同的限制，因而能夠防止特定手機行為的發(fā)生。默多克說，這四個組包括：活躍應(yīng)用組(正在使用的應(yīng)用或者接下來很可能會被使用的應(yīng)用)，即將使用的應(yīng)用組(可能不久后會被使用的應(yīng)用)，經(jīng)常使用的應(yīng)用組，以及鮮少使用的應(yīng)用組。

那些被放在即將使用組別的應(yīng)用程序可以不受限制地運行，而那些被放在低優(yōu)先級的應(yīng)用程序會受到不同的限制。“當(dāng)應(yīng)用程序開始發(fā)現(xiàn)自己處于即將使用、經(jīng)常使用或者鮮少使用的組別時，限制就會增加。”默多克說道，“對那些應(yīng)用的限制包括：設(shè)備必須要充電，或者設(shè)備必須要連接網(wǎng)絡(luò)。”其他的限制還包括停止應(yīng)用程序設(shè)置鬧鐘喚醒手機的功能。應(yīng)用程序還可以被限制對通過云端接收到的消息進行響應(yīng)，鮮少使用的組別中的那些應(yīng)用程序的后臺活動和網(wǎng)絡(luò)活動會完全受限。

這可能會對用戶體驗造成影響。當(dāng)Android Pie的用戶打開自適應(yīng)電池系統(tǒng)時，系統(tǒng)會發(fā)出警告：“通知提醒可能會延遲”。因此，如果你在手機端不是常常使用Facebook的話，你可能會延遲收到來自該應(yīng)用的推送通知。應(yīng)用程序每小時都會被掃描一次，由此來預(yù)測它們的使用情況，人工智能的處理工作全部在各臺設(shè)備上完成。

手機上應(yīng)用AI極其復(fù)雜

此前，DeepMind將其人工智能技術(shù)推向了谷歌的數(shù)據(jù)中心。它的機器學(xué)習(xí)直接控制著充斥著服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的巨型建筑的冷卻過程，這些公司聲稱這種部署節(jié)省了能源。不過，涉足手機則是另一回事。

“在移動設(shè)備上應(yīng)用機器學(xué)習(xí)技術(shù)是極其復(fù)雜的。”甘布爾稱。雖然手機比以往任何時候都更加強大，但它的計算能力仍遠遠不及體積更大的系統(tǒng)，后者可以依賴更多的資源來處理數(shù)據(jù)。“我們確定的一件事是，該模型的第一次迭代是非常計算密集型的。”甘布爾補充說。這對于非高端手機尤其緊要。自適應(yīng)電池和自適應(yīng)亮度系統(tǒng)最初是在谷歌的Pixel智能手機上測試的，但后來隨著它走出了原型階段，它被擴展到其他的手機上。

隨著該機器學(xué)習(xí)模型在現(xiàn)實世界的使用越來越廣泛，為了及時解決該模型的任何問題，Android和DeepMind已經(jīng)能夠做到讓該人工智能在2019年Android Q問世之前就可獲得升級。默多克說，“這些模型都是在他們自己的Android APK上構(gòu)建和部署的，我們可以根據(jù)需要靈活地通過Play Store應(yīng)用商店進行更新。”任何時候只要感覺已經(jīng)進行了足夠的改進，谷歌就可以給機器學(xué)習(xí)推送更新。“隨著時間的推移，我們打算做的要事之一是，監(jiān)控這些模型在該領(lǐng)域的表現(xiàn)，并根據(jù)需要對它們進行調(diào)整。”

目前，還不可能完全說清楚機器學(xué)習(xí)技術(shù)的效果如何，也不知道手機的電池續(xù)航時間是否會有明顯的改善。如果該人工智能出了問題，人們自然就會抱怨。默多克表示，“理想情況下，用戶沒有發(fā)現(xiàn)問題，就是我們最大的成功。”