世の中はAIの話題であふれています。文章を書き、絵を描き、いまや自分の代わりにコンピューターまで操作してくれる「エージェントAI」の時代になりました。でも正直なところ、実感はあるでしょうか。毎日使うスマートフォンやノートパソコンが、AIを動かすときにどれほどきびきび反応するのか、ということです。
まだ多くの技術が、手元の機器ではなく、遠くにある巨大なクラウドサーバーに依存しているからです。ところが最近、コンピューターやスマートフォンの「プロセッサー」が、まったく別の方向へ動き始めています。
なかでも興味深いのがアップルの動きです。最近登場したM5とA19 Proチップは、前世代の4倍以上のAI処理能力を発揮できるようになりました。私も少し前に試して、かなり強く印象に残ったのですが、いったいアップルはチップの中で何をしたのでしょうか。
6月3日、アップルでMacを担当するシニアプロダクトマネージャー、ダグ・ブルックス（Doug Brooks）氏と、じっくり話す機会がありました。システムエンジニア出身で、Appleシリコンの原点から関わってきた同氏に、アップルのAI半導体が進む道を聞きました。
Neural Accelerator、GPUの中に入った補助エンジン
半導体に興味のある方なら、アップルのチップの写真、いわゆる「ダイ写真」を眺める面白さをご存じでしょう。ところが今回のM5の写真には、ちょっと不思議な謎があります。AIを担当する独立した領域である「Neural Engine」がちゃんと残っているのに、なぜアップルは、グラフィックスを担当するGPUコアの内部に「Neural Accelerator」という新しいユニットをさらに組み込んだのでしょうか。そして、なぜその場所だったのでしょうか。
ブルックス氏によると、基本にあったのは、GPUの行列演算性能を高めることでAI性能を引き上げる設計だったそうです。AIは本質的に、膨大な処理能力を必要とする数学的な演算の集まりです。Neural AcceleratorをGPUの各コアに組み込み、AIの中核となる大規模な「行列演算」を集中的に担当させるわけです。これによって前世代の4倍以上のAI性能を達成した、というのが同氏の説明です。
大規模言語モデル（LLM）や、絵を描く「拡散モデル（Diffusion Model）」には、動作の仕組み上、独特の特徴があります。ぼやけた砂利の地面のようなノイズの状態から、データの表、つまり行列を丸ごと、1秒間に数十億回も繰り返し掛け合わせて、鮮明な答えを見つけ出さなければなりません。チップにとっては、まさに膨大な反復演算の連続です。
もともとGPUはコアが多いので、この問題を解くのは得意です。ただ、行列演算そのものが本業というわけではありません。そこでアップルは、行列演算だけを光のような速さでこなす専用アクセラレーター、「Neural Accelerator」をGPUコアの内部に埋め込んだのです。
かつて映像編集者のために「Media Engine」という専用の処理回路をチップに組み込んだ、アップルならではの設計手法が、そのままAIの領域にも反映されたわけです。
Appleシリコンの武器、どんな形にも変えられる「柔軟性」
ここでAppleシリコンならではの強力な武器が登場します。「柔軟性」と「拡張性」です。一般的な半導体メーカーは、市場の共通規格や単価に合わせる必要があるため、チップの形状や設計を簡単には変えられません。一方、アップルは完成するハードウェア製品を先に見据え、自由にチップを作ります。必要なだけ大きくしても、帯域幅を広げるためにピンを増やしても、誰にも文句は言われません。チップを2つつなぎ合わせる独特の設計でも、製品を完成させるうえで支障はありません。性能が2倍になるなら、それで問題ないのです。
今回もアップルは、むやみにチップを大きくするのではなく、GPUコアの一つひとつをより賢くする方法を選びました。そのおかげでM5は、標準モデルからMaxまで、GPUコア数が増えるにつれて、AIの行列演算能力もそれに応じて、しかも恐ろしい勢いで伸びていきます。
ブルックス氏は、最終的にはアプリのエコシステムの重要性を語ります。ハードウェアも重要ですが、開発者がそのチップを土台にソフトウェアを作れる必要がある、ということです。そのため、iPhoneからiPad、Macまで、製品群全体で同じアーキテクチャと、Core MLやMetalといったフレームワークを共有しています。一度の開発で、あらゆる機器に強力なAIアプリを届けられるようにする。そんな大きな構想を描いていると説明してくれました。
実際、このNeural Acceleratorの技術はMacBookだけでなく、皆さんのポケットにある最新のiPhone 17 ProやiPhone AirのA19 Proチップにも、同じように入っています。ハードウェアとOS、ソフトウェアが一体化しているからこそ可能な、アップルのエコシステムならではの特徴です。
CPU、GPU、Neural Engine…最高のAIのためのオーケストレーション
いちばん気になるのは、役割分担です。新しいアクセラレーターがGPUに入ったのなら、従来の「Neural Engine」はもう必要なくなるのでしょうか。Neural EngineとNeural Acceleratorは何が違うのか、聞かずにはいられません。
Neural Engineは今も強力な専用エンジンであり、すでに何千ものモデルがその上で常時動いている、と同氏は話してくれました。一方、最近のオープンソースコミュニティや大規模言語モデル（LLM）、そして「MLXフレームワーク」を使う重い処理には、GPUが必要です。軽い日常的な処理はNeural Engineが電力効率よく受け持ち、負荷の高い生成処理はGPUのNeural Acceleratorでこなす。それがAppleシリコンのAI処理戦略だという説明です。
答えを聞いて、パズルのピースがはまった気がしました。Neural Engineの本質は、バッテリーを節約することです。CPUやGPUは、いったん仕事を始めると多くの電力を使います。そこで、それらを起こさずに、スマートフォンの片隅で文章を要約したり、写真から被写体を切り抜いたりするとき、最小限の電力でバックグラウンドで常時動くのです。また、開発者が独自にモデルを作ったり学習させたりしなくても、Core MLを通じてAIの機能をそのまま使える基盤も、このNeural Engineが支えています。
一方、最近の開発者が独自のオープンソースAIモデルをMacで動かすときは、主にGPUを使います。アップルはこれに対応するため、オープンソースライブラリ「MLX」を公開しました。開発者がMLXのコードを実行した瞬間に、M5のGPU内部に潜んでいたNeural Acceleratorというブースターが自動で目を覚まし、演算を高速化する仕組みを作ったわけです。
基本的にmacOSやiOSは、AIのリクエストが入ると、それがNeural Engineに向いた仕事なのか、GPUのアクセラレーターを必要とする重い処理なのかを判断して割り当てます。ただし、アプリ開発者が必要とするなら、GPUに直接割り当てることもできます。
「M1やM4など、旧世代のユーザーは取り残される？」
でもM5がこれほど賢く速いなら、従来のM1、M2、M4のMacや、古いiPhoneを使っている人は、これからの新しいAI機能から取り残されるのでしょうか。正直、性能テストをしながら私もいちばん心配していたことでした。この点についてブルックス氏は、心配はいらないと話してくれました。
Appleシリコンを搭載したMacは、世代を問わず、すべてApple Intelligenceを動かす準備ができているそうです。M5と以前の世代の違いは、決して、できるかできないかという「能力（Capability）」の問題ではありません。速さや快適さという「性能（Performance）」の違いなのだといいます。
従来のチップでも、「ユニファイドメモリアーキテクチャ」を土台に、ローカルのAIモデルを十分に動かせます。M5は専用エンジンがもう一つ加わって、「最初の言葉が表示されるまでの速さ」や「画像が完成する速さ」が格段に上がっているだけ。少なくとも現時点では、使える機能そのものに線を引くような分断はない、ということです。
さらに、機器の性能を超える巨大なAI処理は、強力なプライバシー保護を保証する独自のサーバー基盤、**「Private Cloud Compute（PCC）」**のクラウドの力を組み合わせて処理します。オンデバイスとクラウドを行き来するハイブリッドな基盤が用意されているため、旧世代のユーザーも同じように、一貫したAI体験を楽しめます。
「やるべきこと」から道を見つける半導体の勝利
かつて半導体は、微細化によってトランジスターをどれだけ詰め込み、どれだけ速度を絞り出せるかという、平面的な競争でした。しかし今は、消費者が求める特定の役割を担う専用ブロックを、チップの内部にいかに賢く配置するかという競争へと、パラダイムが変わりました。
アップルは、市場にある同じ汎用チップを買って使う代わりに、**「この機器は最終的に消費者にどんな体験を届けるべきか」**という「やるべきこと」の視点から、半導体を逆算して設計していきます。Dynamic Caching、Media Engine、そしてM5のNeural Acceleratorまで…。この哲学を宿したAppleシリコンは今や、誰も簡単には対抗できない、アップルのエコシステム最大の武器になりました。
この強力なハードウェアを翼に、WWDCで発表される新しいApple Intelligenceや基盤モデルは、私たちの日常をどう変えてくれるのでしょうか。基調講演がますます楽しみになる理由です。
