账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
边缘运算需求引爆 软硬体协同开发是最大挑战
让演算法充分优化

【作者: 王岫晨】2020年05月22日 星期五

浏览人次:【3765】
  

智慧生活相关装置不断增加,这也展现出了边缘运算的重要性。


许多边缘运算装置是采用电池供电,因此对於系统的功耗有很高的要求。


这些装置也必须对隐私数据进行保护,让核心运算在边缘端可以更安全。


边缘运算需要充分利用嵌入式设备来完成,因此需要对软体演算法进行充分优化,更高效利用硬体特殊结构,如DSP、GPU、与神经网路加速器等。

AI正逐步深入生活的各层面,许多装置都渐渐需求更高的运算效能。事实上,智慧生活相关的装置,越来越多普遍都必须依赖AI演算法。这些应用场景对低功耗和安全性都有很高的要求,这就展现出了边缘运算的重要性。


边缘运算装置有许多是采用电池供电,因此对於系统的功耗有很高的要求,用来延长系统的工作时间。此外,这些装置往往需要处理个人隐私数据,比如脸部特徵、声音特徵等,因此必须对隐私数据进行充分的保护,让核心运算在边缘端可以更安全的实现。


软硬体协同开发是最大挑战

恩智浦半导体大中华区边缘运算事业部产品行销经理弋方指出,目前边缘运算最大的挑战是在於软体与硬体的协同开发。边缘运算需要充分利用嵌入式设备来完成,因此需要对软体演算法进行充分的优化,更高效的利用硬体的特殊结构,如DSP、GPU、与神经网路加速器等。


而此时,客户将会需要整套完整的解决方案,包含软体开发环境、高效的推理引擎、用来快速地将演算法移植到嵌入式平台,以实现边缘运算。


面对这样的需求,NXP从硬体和软体两个方面来提高智慧终端应用装置的效能。NXP推出了eIQ这一种开发工具,包含了常用的推理引擎,可以让客户应用在设计的快速部署上。在人脸辨识应用中,NXP推出基於MCU和MPU的不同方案,可覆盖多种不同的应用场景。


随着5G兴起与AI的扩大应用,弋方也认为,5G带来更大的频宽、更低的延迟,同时也带来更多的应用场景,如AR/VR、工业乙太网、智慧交通等,而AI的扩大应用,对边缘运算的安全性和时效性也提出了更高的要求。这些需求的产生,未来NXP也将会持续开发新一代的产品线,来应对市场所需。


AI驱动智慧物联

智慧物联网是AI趋势下驱动的一个市场方向,其应用也将扩及至智慧交通、环境保护、政府工作、公共安全、工业监测、智慧医疗、水质监测、商品追踪、智慧制造等多个领域,也可能彻底颠覆公部门对各项公共设施的维运管理,进而改变人们工作、生活与商业营运的方式。


Arm首席应用工程师沈纶铭指出,在智慧物联的架构之下,运算正由云端转移到边缘。随着人工智慧技术日益成熟,智慧运算已可在资源受限的边缘执行。各式应用智慧物联需求,驱动着运算从云端伺服器到边缘运算装置上。这种转移的重要性可分别从几个面向探讨:


· 释放更多的应用可能性:不再受限云端伺服器成本以及云端传输延迟,提供使用者更多样性的应用服务;


· 更好的隐私保护:使用者不需要将本地的资料上传云端伺服器进行运算,可避免有心人士恶意的攻击。


· 提升智慧物联的速度与效能:因智慧终端装置数的增加,边缘运算可以加速智慧物联的速度,并分担运算中心的运算与效能需求,将运算技术下放到终端除了可以缩短反应时间,更可以提升智慧应用的效率。


所谓智慧终端,即是在原本装置上需要具备AI算力与安全性的能力。以Arm目前的产品为例,M55与U55是Cortex-M系列产品经过这两方面需求强化下的下一代产品,AI算力是原M4的480倍,并具有TurstZone功能,更能符合智慧物联的安全性需求。


软硬体整合

建置安全的物联网需要软硬体整合。Arm在其解决方案上,也是从这两方面来解决客户的问题。这包括了IP解决方案与管理平台解决方案等。


IP解决方案

· 运算与储存能力的提升:Arm可提供很广的IP组合(Portfolio),以CPU为例:从最高效能的CPU Cortex A、针对企业用户的Neoverse系列、针对即时系统的Cortex -R,以及针对低功耗物联装置的Cortex M系列。


· 能耗与效率的提升与平衡:Arm最新的M55针对ML运算导入了Helium新的技术,相较於以往Cortex-M系列处理器强化了15倍ML效能的算力,同时功耗只增加一倍,搭配U55又能再次增强32倍的ML算力,对边缘运算需求的趋势,是能够兼顾能耗与效能的平衡方案。


· 如何让可连线的装置更安全 - M55导入了TrustZone功能,搭配Corstone-300子系统可以整合Cryptocell-312安全性IP能提供更高的安全性防护。


管理平台解决方案

随着这麽多装置同时连网,大量资讯的碎片化与多样化问题就会浮现。为了解决这难题,Arm推出了Pelion物联网平台, 提供安全解决从装置到资料之间复杂难题的解决方案。这个物联网平台能一站管理连接、装置与资料,帮助企业连接并管理全球网路中任何可信任的物联网装置,从中提取即时资料,加速实现部署物联网的价值。


· 资料管理(Data Management Services)


当资料爆量,就需要一个资料管理服务,将物联网装置中可信任的资料与企业中相关的资讯连结,透过预测性分析随时更新及优化资料,取得有意义的洞察。


· 装置管理(Device Management Services)


装置管理则是可以安全、可靠地加入、连接和更新各类物联网装置,并进行生命周期管理,部署於企业内部(on-premises)或者云端。


· 连接管理(Connectivity Management Services)


想要做国际物联网的生意,跨国能力就很重要。只需一份全球性合约,连接管理平台即可简单、安全、经济且高效率地连接不同网路标准的各类物联网装置。



图一 : Arm针对边缘运算推出Pelion物联网管理平台
图一 : Arm针对边缘运算推出Pelion物联网管理平台

针对AI运算处理进行优化

Cortex-M55与U55具备针对AI算力的增强,相较以往Cortex-M产品针对AI运算处理做更进一步的优化,并且增加了 TrustZone 功能以符合市场安全性的需求,并且Arm针对M55与U55提供单一的开发工具环境能简化开发者工具的复杂度,采用M55与U55透过Arm生态系统结合後,不但降低风险,同时可加速产品上市时程。



图二 : 对AI运算处理进行优化,让终端设备提升ML能力。
图二 : 对AI运算处理进行优化,让终端设备提升ML能力。

结语:引爆边缘运算需求

而在5G技术逐渐迈向商用之际,Arm首席应用工程师沈纶铭认为,相较上一代的4G技术,5G强调的是更快的速度、更低的延迟、更多的连结数量,这些特点将引爆更多种应用与Edge Computing 的需求,介於End-Device 到云端之间的装置将越来越多。


从5G传输的边缘运算能力来看,不论是RU(Radio Unit)、DU(Digital Unit)或者CU(Centralized Unit),Arm都有相对应的解决方案,知名的合作夥伴如Marvell、NXP等,他们都有提供DU与CU的解决方案,这些都已有概念验证PoC(Proof of Concept)。


在未来世界,端点装置(end-point device)也能有资讯运算能力(Intelligence)。Arm的布局就是在传统CPU 工作负载的效能以外,再多加一个象限,也就是AI 与机器学习的表现。所以Arm近期发表的Cortex-M55,它的CPU传统工作负载表现大约在Cortex-M4 等级,但其机器学习的表现则较Cortex-M4高出15倍。


对於End Point 端、Cloud Service、Content Provider等,这一路上所有的中间厂商都会因5G与边缘运算受益。而采用Arm M55与U55将能更快符合5G时代边缘运算上的需求。


相关文章
Armv8.1-M架构介绍
FCC将6 GHz频段分配给Wi-Fi 6,开创新连接时代
边缘持续发酵 AI迈出应用新步调
AIoT架构复杂 混合云成为入手最隹解
技术生态两极化趋势确立 台湾IC产业扩大全球布局
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新品
NXP-LPC4088FET208
原厂/品牌:NXP
供应商:NXP
產品類別:MCU
NXP-LPC812M101FD20
原厂/品牌:NXP
供应商:NXP
產品類別:MCU
NXP-SSL21084AT
原厂/品牌:NXP
供应商:NXP
產品類別:LED
  相关新闻
» 韧性台湾推动後疫产业发展 工研院倡议转向智慧价值思维
» 科技部创新创业激励计画聚焦新锐决选胜出
» Arm驱动全球最快超级电脑 扩大部署HPC软体生态系
» AI+5G技术交流南台湾 打造医疗物联网新趋势
» Arm Mali GPU虚拟化功能 驱动次世代车用体验
  相关产品
» 恩智浦推出MIFARE DESFire EV3 IC 开启智慧城市非接触式服务新时代
» 小米10采用恩智浦射频前端解决方案 支援Wi-Fi 6满足5G手机市场需求
» 恩智浦推出环保智慧家庭装置的超低功耗无线连接解决方案
» 宸曜推出新款IGT-30系列工业等级物联网闸道器
» Arm顾客数据平台推出新功能 整合20项应用的安全与管理服务

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2020 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw