【導讀】自21世紀初以來，傳感器經歷了非比尋常的發(fā)展。受益于物聯(lián)網(wǎng)的誕生，可以連線通訊的智慧傳感器無所不在。預計到2030年，因5G的廣泛部署，物聯(lián)網(wǎng)裝置上數(shù)十億傳感器將負責30%的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量。這將顯著增加AI對于碳的影響。而由于其需要數(shù)據(jù)中心的運算資源來將數(shù)據(jù)轉化為洞察力和行動力，因此IoT和AI應用程式過去通常都部署在云端。但隨著應用程式數(shù)量增加，我們需要減低依賴耗電的云端運算。
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和人工智能（AI）正在改變產業(yè)和社會，將自動化在日常生活中變?yōu)榭赡?，同時解鎖在過去難以實現(xiàn)的理念和功能。邊緣計算可以在產生數(shù)據(jù)的地方即時處理數(shù)據(jù)，而無須在遠端的數(shù)據(jù)中心處理，提供更環(huán)保、更智慧的解決方案。
將AI移至邊緣
自21世紀初以來，傳感器經歷了非比尋常的發(fā)展。受益于物聯(lián)網(wǎng)的誕生，可以連線通訊的智慧傳感器無所不在。預計到2030年，因5G的廣泛部署，物聯(lián)網(wǎng)裝置上數(shù)十億傳感器將負責30%的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量。這將顯著增加AI對于碳的影響。而由于其需要數(shù)據(jù)中心的運算資源來將數(shù)據(jù)轉化為洞察力和行動力，因此IoT和AI應用程式過去通常都部署在云端。但隨著應用程式數(shù)量增加，我們需要減低依賴耗電的云端運算。
邊緣計算提供了一個解決方案。它涉及將部分儲存和運算資源從數(shù)據(jù)中心移出，使其更靠近數(shù)據(jù)產生的地方。如此一來，應用程序和裝置就能自行收集和分析數(shù)據(jù)。這種方法為消費性產品、建筑管理、工業(yè)預測性維護、自駕車等應用提供了進一步的創(chuàng)新，因此更為蓬勃發(fā)展。此外，邊緣計算還能降低能源消耗、保護個人資料、減少延遲，并能在使用時做自主決策以及學習。
“邊緣AI”可以通過多種方式促進更聰明、更環(huán)保的產業(yè)發(fā)展
邊緣計算正以多種方式幫助不同產業(yè)變得更為聰明和更環(huán)保。例如：
o 在工廠中的狀態(tài)監(jiān)控和預測性維護可以使操作更聰明、更節(jié)能。傳感器定期更新機器的運作狀態(tài)，以確定何時需要維修或更換某些零件。這降低了停機時間，確保機器能在最佳狀態(tài)下運作。
o 邊緣AI對于下一代協(xié)作機器人（cobots）也是至關重要的，這些機器人可與人類在同一空間運作以提升效率和確保安全。
o 智慧城市可以利用數(shù)百萬個智慧傳感器和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點所組成的網(wǎng)絡來改善監(jiān)控、管理資源、協(xié)助市民，并利用自駕無人機和車輛改善物流。
o 讓開車變得更安全、更環(huán)保和更多連接。安裝在下一代汽車上的眾多傳感器需要本地AI來讓車輛可以在潛在危及生命的情況迅速做出反應。此外，邊緣AI可以用于優(yōu)化電池管理系統(tǒng)，并調整車輛狀態(tài)以適應駕駛者的習慣，確保能以節(jié)能的方式駕駛車輛。
o 將自動化導入農業(yè)可以協(xié)助提升生產力并降低環(huán)境影響。智慧農業(yè)的農耕車和機器將使用更少量的水、肥料和農藥來促進永續(xù)策略。傳感器結合邊緣AI，可為不同植物分配適量的水或化學物質。
o 隨著醫(yī)療和保健向個性化的方向發(fā)展，全天候監(jiān)測和在家中享有醫(yī)療服務將是未來趨勢。傳感器和邊緣AI在信息隱私管理亦扮演著關鍵角色。
上述范例都會產生大量來自傳感器的數(shù)據(jù)，如果這些數(shù)據(jù)傳送到云端處理將會消耗大量能源和占用帶寬，同時還會產生數(shù)據(jù)保護和延遲的相關問題。采用邊緣計算與人工智能提供了一種透過永續(xù)方式達到這些目標的方法。
加速追蹤邊緣計算
將AI的數(shù)據(jù)處理從云端移轉至邊緣需要部署一系列半導體創(chuàng)新技術，包括超低功耗技術和系統(tǒng)方法，以及在神經處理單元（NPU）和內存內運算（IMC）解決方案中導入特定的硬件加速器。這些支持AI和機器學習的高效運算硬件技術，正在轉變邊緣數(shù)據(jù)處理，并推動智能功能和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的可擴展性。這些技術的結合降低了系統(tǒng)功耗和帶寬需求，還能進一步提升針對邊緣裝置所打造之新一代微控制器的運算效率。
意法半導體（ST）致力于優(yōu)化運算效率，同時采用低功耗和嵌入式安全技術來保護所收集的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和因此產生的行動。這些發(fā)展是為了保有競爭力和獲得客戶廣泛之接受度的必要條件。
ST已經在汽車、智慧工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)等應用領域大力部署邊緣AI。STM32系列的32位Arm Cortex微控制器已將適合邊緣計算的低功耗版本涵蓋其中。為了讓不熟悉AI的人更容易上手，NanoEdge AI Studio整合了機器學習函數(shù)庫，可以為任何指定的應用自動搜索和配置最適合的解決方案。對于熟悉AI模型的人，STM32Cube.AI可協(xié)助機器學習工程師快速導入和優(yōu)化其AI解決方案，并使用進階功能，如自定義層和深度量化神經網(wǎng)絡解決方案。而建立的軟件庫還可以加載到微控制器上，進而處理推理工作。
ST于2019年推出具有機器學習核心的LSM6DSOX，開始在傳感器中應用人工智能。接著推出智能傳感器處理單元（ISPU），強化傳感器在AI領域的靈活性。
ISPU將信號處理和AI算法結合到傳感器上，使產品能夠感知、處理和執(zhí)行后續(xù)操作，同時大幅節(jié)省空間，功耗最高可降低80%。
能夠感知、處理和采取行動的連網(wǎng)微型化物件和系統(tǒng)的數(shù)量正在快速成長。ST透過提供傳感器、智慧嵌入式致動器、連接性、安全性和嵌入式AI上的創(chuàng)新來推動此一轉型。這些解決方案旨在為工業(yè)、汽車、健康、農業(yè)和其他許多產業(yè)提供工具集，使其能夠繼續(xù)創(chuàng)新，同時努力為減碳而做出貢獻。
來源：意法半導體博客
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