人工智慧 邊緣運算 邊緣AI 機器學習 神經網路 智慧建構器 剪枝

AI挹注邊緣運算 機器學習打造智慧世界

2021-12-07
恩智浦半導體(NXP)晶片應用橫跨物聯網、工業、汽車、行動和通訊基礎設施等領域,近期致力推展邊緣人工智慧。NXP預計,直至2025年,智慧連結裝置數將達到500億台,與此同時,全球資料建立的數量預計將超180ZB(Zettabyte),相當於有史以來,將人類所說的每個詞彙都記錄下來的資料量之四倍多,規模可觀,因此需要透過可行的智慧方案處理這些龐大的資料。

然而,若僅依靠雲端是無法完成所有的資料處理,NXP半導體執行副總裁暨邊緣處理事業部總經理Ron Martino說明,這些資料必須能快速回應使用者且得到有效的保護,確保個人隱私。透過在邊緣和雲端審慎地使用機器學習,這些資料可以轉化為有使用價值的智慧,而邊緣不單指閘道和邊緣伺服器,還有包括終端裝置,甚至用戶周遭的感測器。

人工智慧正成為最先進的邊緣運算工作負載,其不僅能減少資訊傳輸的流量,更減少向雲端來回發送資料的延遲,進而大幅改善回應時間。Martino指出,實現邊緣AI需要有一些條件,包括由硬體/軟體組成的系統,稱為智慧建構器(Intelligence Builder),其能一邊接受原始輸入資料,一邊對資料進行推理,並輸出有價值、可使用的智慧。智慧建構器包括訓練神經網路進行推理的工具、運行神經網路的推理引擎、機器學習硬體(運行載體系統),以及快速部署這些功能所需要的重要工具。

Martino表示,神經網路現階段已取得很大進展,其可在雲端運行。然而,這些網路不會自動附加使用價值,甚至無法在邊緣運行。從根本上說,邊緣運算和記憶體資源將比雲端更為有限。要將這些進展轉移到邊緣,需要進行大量最佳化、涉及學習技術的轉移、神經網路最佳化、量化和剪枝、部署在邊緣的專用加速器硬體。Martino表示,在人們的日常生活中,有許多應用受益於邊緣機器學習,尤其以視覺和語音應用最受歡迎。此外,使用時間序列資料的應用,如用於異常檢測的振動和加速度感測器,正在工業、智慧建築和智慧家庭市場中普及,而隨著任務複雜性的增加,這些應用所需的機器學習運算效能也明顯增加。

隨著資料來源數量、資料價值以及網路協作的增加,保護資料變得更具挑戰性。從晶片開始安全設計的方法變得至關重要。機密運算在過去幾年已經出現,為資料共用且同時不影響隱私安全之解方。透過機密運算,可在單個邊緣裝置或本地聚合閘道中建構安全的虛擬儲存區,以保護多個執行環境,Martino舉例,如一個孤島(Silo)用於敏感的生物特徵辨識,而另一個孤島用於臉部辨識。現在,人們可透過跨網路協作,打造更安全、可靠的世界。

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