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AI依赖度提升 智慧边缘为物联终端加分
更高运算效能

【作者: 王岫晨】2021年10月25日 星期一

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在今日,AI正逐步深入生活中的各种不同应用层面,许多装置都渐渐要求更高的运算效能。事实上,智慧生活相关的装置,越来越多都普遍依赖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。


对於许多的边缘运算物联网装置来说,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,才能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。


为边缘运算提供智能

物联网的应用对於未来智慧化系统的重要性不言可喻。恩智浦(NXP)半导体大中华区资深行销经理黄健洲指出,即时运算能力对於物联终端来说相当重要;目前物联网被视为未来各种智慧化系统的主要架构,透过底层感测网路、中间通讯传输与上层云端平台的组合,可以让资讯无缝流动,进而延伸出更多应用,赋予更智慧的生活体验。


图一 : 恩智浦(NXP)半导体大中华区资深行销经理黄健洲
图一 : 恩智浦(NXP)半导体大中华区资深行销经理黄健洲

不过,随着物联网应用多元化、许多应用或因功能安全,以及因直观需要的即时反应能力,使得集中式运算的物联网架构已难因应所有领域,因此系统终端开始被赋予一定程度的运算能力,以提升即时反应功能。


黄健洲表示,边缘运算就是让物联网终端拥有即时运算处理能力的关键。在过去的物联网架构中,资料需要从底层传回云端平台,再从云端平台下指令由终端设备动作,对工厂、汽车或智慧家电这类需要高即时性的系统来说,一来一往的讯息传递极为耗时,因此终端设备才需要具备更强大的即时运算能力。这类终端设备可在本地处理指令,快速回应使用者需求。



图二 : 边缘运算的布署对於企业越来越显得重要。
图二 : 边缘运算的布署对於企业越来越显得重要。

在处理器的设计上,重要的是有好的半导体开发工具,例如具备AI能力的机器学习演算法的开发工具。但最重要的是,因为智慧物联网的应用多元,每一类型的应用架构都可找到最适合的效能架构,如何让资源使用最隹化,落实物尽其用的愿景,是目前设计工程师最需要的考虑的方向。


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也表示,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,更高效利用硬体的特殊结构,如DSP、GPU、与神经网路加速器等。


在此时,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。


企业智慧边缘需求增加

因应新冠疫情,全球有数亿人使用各自的终端装置在家工作,在家上学。Arm应用工程总监徐达勇表示,我们看到对云端应用、VPN视讯软体及协作工具等IT资源的需求空前的强劲。企业和员工从不得不接受、学习适应、到最後从中获益。人们也不再局限於在数个定点定时、「集中」的工作与会议,分散式的职场劳动力对企业运作的方式,可能带来永久性的变化,成为後疫情时代的常态。


图三 : Arm应用工程总监徐达勇
图三 : Arm应用工程总监徐达勇

企业开始根据应对当前危机的经验、重新评估其长期的IT与网路需求,边缘运算的布署就越显重要。随着功能不断强化的微处理器、跨界应用处理器,与机器学习能力的快速进展,将可持续创造效能更高、功耗更低、且电池续航力更强的边缘装置,以因应後疫情时代的各项需求,这些需求如下:


●远端作业需求,如:远距办公、远距教学、远距医疗、居家照护、视讯会议工具、团队协作工具等。


●零接触商机需求,如:行动支付、货运物流、机器人仓储、外送等。


●智慧工厂、智慧制造需求,如:工业监控、自动化制造管理等。


AI对於智慧边缘的助益

徐达勇认为,云端运算是为连接设备赋予AI的基础,助长了AI在各个应用场景和技术领域的快速扩展。但因为某些特定应用可能无法与云端运算互相操作,导致AI对云端运算的依赖,反而造成某些AI应用的局限性。


因此,如果能将AI导入边缘装置,使AI在连结的装置上直接进行处理,以突破过去装置的限制,并为那些过去未能完全发挥的应用领域,因为整合了智能而释放出新的机会。过去云端AI处理遭遇的限制,未来可??在边缘AI获得突破。


智慧边缘运算在新的数位世界中将变得越来越重要。随着5G的商转、IoT服务的布建,以及全球市场对个资保护的重视,许多全新的应用正快速崛起,它们对更低延迟、隐私保护、以及更客制化、个人化的要求日益严苛。传统上对云端运算的依赖,可能不足以解决需要即时回应的安全关键使用场景。智慧边缘不仅是科技上的突破,在企业应用方面也相当重要,它更能满足全新应用的需求,使企业能更快的回应市场、更容易的调整商业模式、提供创新且合规的服务及强化客户体验。


结语

先进制程将帮助打造更快速、更有效率的运算架构,能够有效管理即时分析及运用大量由终端装置所产生的数据资料,因应使用者在不同情境下的需求,在短时间内精确处理海量的资料,并做出最正确的判断与即时的反应。


在未来,随着5G兴起与AI的扩大应用,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,半导体方案供应商也将会持续开发新一代的产品线,来应对市场所需。


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