人工智慧和邊緣計算有了新的用武之地

半導體行業觀察發表於2019-03-04
近年來,政府部門陸續出臺相關政策支援我國工業物聯網產業的推廣及生態建設,工業物聯網產業迅猛發展。與此同時,頻寬的增長速度已經無法匹配工業物聯網領域所產生的大量的資料,因此,邊緣智慧技術被越來越多的採用。

據IDC預測,到2020年全球將有超過50%的物聯網資料將在邊緣處理。而邊緣裝置只能處理區域性資料,無法形成全域性認知,因此實際應用中仍然需要藉助雲端計算平臺來實現資訊的融合,可以說,雲端計算邊緣計算正逐漸成為支撐物聯網的兩大支柱。

工業物聯網的高要求

與傳統意義上的物聯網不同,工業物聯網面臨著一些新的挑戰,尤其是和消費類物聯網相比有很大大同:第一,它對實時性要求非常高,一般在消費領域不談自動化(OT),在消費領域談的都是資訊化(IT),只有在工業領域才涉及到OT的問題,這直接涉及到對於產量資訊的控制管理,而對機器控制管理,往往都是毫秒級甚至在微秒級,所以它對實時性的要求更高。第二,英特爾中國區物聯網事業部技術長兼首席工程師張宇博士表示:“我們看到在跟產線上的工廠的一些使用者進行交流的時候,他們對於可靠性方面的要求也更高,對產品監控質量往往都是很高要的。在其他的物聯網領域,如果有一些小的差錯,客戶也許是能夠容忍的,但是在工業領域要求是不一樣的,這就帶來了技術方面的要求,包括晶片的算力、可靠性,以及軟體相應的功能、可靠性都提出了更高要求。”

人工智慧和邊緣計算有了新的用武之地

圖:英特爾中國區物聯網事業部技術長兼首席工程師張宇博士

現在,5G很熱,而且與4G相比,5G網路具有高頻寬和低時延的優勢,另外,5G能夠做通訊的通道隔離,使得不同應用之間有很好的隔離度。但如果把5G用到工業物聯網,其能力還是不夠的,因為5G在網上承載了TCPIP協議,它的服務質量不能完全保證,它是把一個包從A點放到B點的方式,在中間可能經過若干個節點的轉發,但是每一個節點轉發過程中都會帶來延時,這個延時怎麼控制是目前協議沒有完全解決的。

如果把5G技術用在工業領域,工業領域對於延時的要求那麼的苛刻,必須有新技術輔助,如TSN(時間敏感網路),它可以解決上述問題。英特爾看到了5G等其他通訊技術,包括工業Wi-Fi技術等。該公司深度參加了同國際標準組織的合作,來推動最新的通訊技術在工業領域的落地。

技術佈局

從技術角度來看,英特爾物聯網有著全面佈局。據張宇博士介紹,除了互聯到智慧,從智慧到自主的趨勢以外,從近期來看,該公司把工作重點放在以下幾個方面:第一,視訊技術的全面支撐,在安防、工業的機器視覺領域,現在看到越來越多的零售終端帶有人工智慧的處理能力,包括教育領域有很多教室裡的電子白板,也通過一些視訊的分析去了解學生對老師教授內容的反饋;另外隨著晶片計算能力的不斷提升,使用者有越來越強的需求,怎麼樣能夠充分利用這樣的算力,把原來需要在幾臺機器上實現的工作整合在一臺機器上,從而降低整體擁有成本。

張宇表示:“基於這樣的趨勢,我們做了產品、解決方案、工具等開發規劃。比如在視訊處理方面,尤其是硬體,現在通用處理器裡,隨著整合效能越來越強大的顯示卡,利用這樣的硬體資源進行加速,加速對於人工智慧的處理。還專門做了有針對性的人工智慧加速器,這些加速器的設計也是不斷迭代和發展的。除了一些傳統的對於卷積的加速,我們也一直跟蹤最新的人工智慧前沿技術,比如現在業界比較熱的‘網路壓縮’技術,怎麼把現有的人工智慧演算法裡不需要的部分抽掉,從而提高整體的計算能力,整體系統效能。類似於這樣最前沿的技術點,我們一直在跟蹤,也會不斷地融入到我們的產品當中去。”

“另外,我們的軟體會配合我們的硬體,硬體的所有能力最終都是要通過軟體發揮出來。開發者除了需要能夠很好地呼叫硬體之外,還需要更好的案子,告訴我怎麼實現我需要使用的案例。我們的工具裡既包含對這些類似於驅動、開發介面,幫助開發者能夠更好地把這些開發的工作完成,我們也會給出一些參考,告訴他在不同的垂直領域使用場景裡怎麼快速構建應用。”

“我們也在推動虛擬化技術以及相應軟體工具的開發,幫助合作伙伴更快地構建基於負載整合的新解決方案。這兩個方面是我們現在工作的重點”,張宇博士說。

全棧解決方案

針對邊雲協同的產業趨勢,英特爾推出了適用於邊緣計算,涵蓋晶片、板卡以及軟體工具的人工智慧產品的全棧解決方案。可以應用在從智慧攝像機,智慧網路視訊儲存器到智慧視訊伺服器的各種裝置中。

2018年,該公司釋出了新一代視覺加速晶片Movidius Myriad X。這一面積僅有8.8x8mm,功耗僅為2W的晶片,能夠提供1T的計算能力,進而實現對卷積神經網路中卷積層,全連線層和啟用函式的加速。在實際應用中,Myriad X能夠很好的滿足功耗層面的要求,同時其算力也足以滿足處理一路高清視訊的需求。

相較於低功耗晶片,網路硬碟錄影機(NVR)和視訊伺服器對算力有著更高的要求,同時能夠接受的功耗也更高。針對這類需求,英特爾釋出了視覺加速器產品系列——Movidius Myriad X視覺技術處理器和高效能Arria 10 FPGA。以Movidius的方案為例,其能夠在一塊板卡上整合8~16顆Movidius Myriad X晶片,提供8~16T的算力,使用者可以根據各自邊緣裝置的效能指標,選取不同的配置。

為了幫助開發者進行機器視覺和深度學習應用的開發,英特爾還發布了OpenVINO工具包。OpenVINO工具包支援加速高效能計算機視覺應用和深度學習推理,幫助開發人員和資料科學家加速計算機視覺工作負載,並簡化深度學習部署,在各種英特爾平臺中輕鬆實現邊緣到雲的異構執行。

加強產學研合作

據悉,英特爾在工業物聯網領域在加強產學研合作,具體包括以下幾個方面:第一,在國內和大學有非常好的合作,去年該公司還舉辦了最近的一屆大學生電子設計競賽,圍繞著物聯網人工智慧主題開展。去年,張宇博士作為評委參加了上海交大的活動,活動裡用到了很多技術,如人工智慧加速棒、計算棒等硬體,來幫助大學生更快地把好的方案落地,英特爾這方面也提供了一定的支援。

據張宇博士介紹,2018年,有一個大學生的案例令其印象深刻,他做了一個通過靜脈血管的檢測來做門鎖控制,以前門鎖控制通過虹膜或者指紋,但現在有越來越多的手段能夠破解,但如果利用人工智慧的方式,利用血管的造影做一些門鎖的開鎖操作,相對來說是新技術,這些技術在大學生當中已經有探索和嘗試,英特爾則通過硬體加速它的處理和操作。

英特爾和國外大學也有比較多的合作,例如和美國卡耐基梅隆大學有一個專門的聯合實驗室,主要針對視訊雲等最新的前沿技術。通過這樣的合作,一方面幫助在學術領域一些前沿的技術能夠更快推進,另一方面也把該公司在產業所看到的使用者需求帶到合作當中,指導他們的研究方向,把他們的研究成果通過英特爾的渠道更快落地。

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