据Statista称，随着物联网（IoT）设备（如移动电话、虚拟助手、笔记本电脑、平板电脑、楼宇传感器、无人机、安全摄像头和可穿戴健康传感器）的数量到2025年有望超过700亿部，边缘计算应用也将增加。据Tratica称，全球人工智能（AI）边缘设备的数量预计将从2018年的1.614亿部激增到2025年的26亿部。
物联网设备在许多领域应用多种多样，例如零售、医疗保健、工业、航空航天、国防、运输、设施维护、能源、制造、供应链物流和智能城市等。每个物联网设备都会持续收集数据，因此需要快速分析，达到实时决策，特别是对于自动驾驶汽车、电网、远程手术、石油钻井平台，甚至军用无人机等应用。
物联网设备的边缘计算与云计算对比
传统上，云计算是物联网设备分析和预测的模型。在中央云计算模型中，数据从最终用户设备（“边缘”）发送到云端进行分析，然后云端再将决策回传到设备进行实施。虽然中央计算模型中的数据中心具有处理和存储数据的巨大能力，但它们的维护成本高昂且耗电量巨大。
边缘和云之间的数据传输不仅昂贵，而且耗时并且会产生延迟（滞后时间）。此外，数据传输所需的能量会超过低功耗无线物联网设备所能支持的能量。而且从后勤、运营或财务上来说，当所收集的信息中只有小部分可能有用时，它也没有必要将所有的数据都传到云端。最后，数据传输可能对数据完整性和安全性产生不利影响。
相比之下，边缘计算可以在物联网设备上收集和分析数据，进行快速推理（或决策制定）。然后可以只将少量有用的数据传送到云端。边缘计算提供了几个优点。由于无需将数据从物联网设备传送到云端，因此其延迟时间、带宽消耗和成本将会很低，并且可以根据数据分析快速做出决策。
此外，即使系统处于离线状态，边缘计算也可以持续运行，并且即时数据处理可以更轻松地确定应将哪些数据传送到云，以便再做分析。
开发AI边缘的挑战
虽然将AI与边缘计算相结合很有意义，但硬件和AI软件组件面临着多重挑战。
第一个挑战是处理和功耗。AI包括训练和推理软件。训练会教授模型识别相关参数，以便它可以解释数据。推理是指模型根据学习进行预测。
在云计算方面，高耗电的训练是在云端进行，然后再将训练过的软件部署到边缘，用于相对低功耗的预测（或推理）任务。在边缘计算方面，训练转到边缘，因而对边缘硬件的处理能力提出了更高的要求。对于物联网设备而言，这种能耗增加带来了更大的问题，需要重新平衡处理能力和功耗需求的关系。
由于边缘设备会保留大部分数据而仅将小部分传送到云，数据存储和安全是第二个挑战。此外，设备需要为学习和推理存储相关参数。第三个挑战是物联网设备的数量庞大并且目前缺乏安全标准。
因此，技术公司需要开发处理能力更高、功耗更低的硬件，以及可更有效地执行学习和推理的软件。此外，物联网的应用与特定的场景和行业相关，因此需要有强大生态系统和开发者环境进行定制。
开发AI边缘的进步
专注于物联网边缘硬件的大中小型公司包括BrainChip（Akida神经形态SoC）、CEVA（NeuPro系列）、谷歌（Edge TPU）、GreenWave（AI处理器GAP8）、华为（昇腾芯片） 、英特尔（至强）、英伟达（Jetson TX2）、高通（视觉智能平台）和意法半导体（STM32微控制器）。
小型公司倾向于关注物联网边缘软件。有些公司专注于Ekkono、FogHorn和Swim（一种基于云的POS）等学习，而其他公司则主要针对瑞萨（e-AI）等推理。许多公司还开发具有这两种功能的软件，例如亚马逊（AWS Greengrass机器学习推理模型）、BrainChip（Studio软件）、谷歌（Cloud IoT Edge）、华为（Atlas平台）和IBM（Watson IoT平台）。
大型科技公司则处于构建生态系统的最佳位置，而使开发人员能够创建特定行业和场景的解决方案。这些公司包括谷歌（AI平台）、华为（MindSpore）、IBM（Watson）、英特尔（AI开发人员计划）和微软（Azure），以及IoT Hub、Azure Databricks、ML Studio和Power BI等企业级IoT模块。
然而，有一些较小的公司正在创建生态系统，例如BrainChip的Akida开发环境。此外，开放雾联盟（OpenFog Consortium）等贸易集团，以及包括Living Edge Lab、ETSI多访问边缘计算和EdgeX Foundry在内的开源项目，也都在为生态系统做出贡献。此外，包括高通、微软和英特尔在内的领先企业在行业内进行了大量合作，它们正在与各行各业的合作伙伴合作。
本文小结
借助专门的硬件、软件和开发人员环境，边缘计算可以提高运营的可靠性，实现实时预测并提高数据安全。5G有望降低延迟、增强覆盖和响应能力，量子计算可以加速计算，因此有望增进边缘计算的效率。
然而，跨边缘设备网络有效分配处理需求将会是个挑战。此外，高效任务调度对于避免系统故障和优化机器学习来说也至关重要。未来，预计将会出现更强大的处理芯片并且其功耗要求更低，到那时，基于AI的边缘计算将会真正大显身手。
本文为《电子技术设计》2019年7月刊杂志文章。原文链接：How AI changes the future of edge computing
-
微信扫一扫
一键转发 -
最前沿的电子设计资讯
请关注“电子技术设计微信公众号”
- 如何大幅提高物联网设备的电池能效 本文探讨了如何使物联网(IoT)设备更加节能。在重点介绍毫微功耗运输模式和睡眠模式的关键作用之前，快速回顾了电池管理。 最后，提供了一种新的解决方案，与传统方法相比，它可以更好地优化电池管理的这两个方面，从而降低功耗水平和电路板空间。
- MWC 2023落下帷幕，盘点国产厂商的那些亮眼表现 MWC 2023(世界移动通信大会2023)于2月27日在巴塞罗那正式向全球移动产业伙伴开启，大会也于3月2日正式落下帷幕。展会持续五天，根据官方数据统计，2023年MWC有2000多家全球厂商参展，中国有以OPPO、荣耀为代表的共计28个国产厂商参展。本次展会，各大厂商纷纷拿出自己的看家本领，可谓是亮点多多，今天就带大家一起看看展会上国产厂商展现的那些亮眼技术吧~
- 比科奇在MWC 23上为全球市场带来高性能低功耗的商用5 现场展示了近十家中外客户基于PC802 PHY SoC开发的5G/4G小基站系统
- CEVA宣布推出其迄今功能最强大、效率最高的DSP架构， 满 全新CEVA-XC20延续了CEVA在数字信号处理器领域的行业领导地位。这款DSP架构采用新颖的矢量多线程计算技术，与前代产品相比，可将功率和面积效率提升多达2.5倍。这个高度可扩展DSP架构瞄准5G-Advanced eMBB设备、智能手机和蜂窝RAN设备的密集基带计算用例
- Win11端Phone Link添加新支持，iPhone能在PC端接打电话 3月1日，微软宣布，为Win11平台上的Phone Link应用程序添加对iPhone的支持。用户通过该应用程序连接PC和iPhone之后，可以在PC端拨打和接听电话、发送和接收短信、直接在PC上查看iPhone的通知。预览版要求Phone Link应用程序版本1.23012.169.0或更高版本。
- 瑞萨电子推出业界首款用于动态软件开发且基于云的系统 Quick-Connect Studio使用户能够在硬件设计之前快速构建原型并开发量产级软件，从而缩短设计周期
- Gridspertise和意法半导体20年合作新里程，赋能美国等地 意法半导体面向家庭的直接电力线通信（power line communication）通道将用于Gridspertise为美国市场开发的智能电表；赋能终端客户积极参与能源市场转型，促进分布式可再生能源整合和智能能源管理系统发展
- 我国首颗超100Gbps容量的高通量卫星，中星26号发射成功 2月23日19时49分，我国在西昌卫星发射中心，使用长征三号乙运载火箭，成功将中星26号卫星发射升空。它是我国首颗超100Gbps容量的高通量卫星，是国内卫星互联网技术发展的一个重要里程碑。
- 谷歌达成量子计算机第二里程碑，实现量子计算纠错 2月24日，谷歌CEO Sundar Pichai撰写博客，称公司量子计算又向前迈了一大步。谷歌量子AI团队有史以来首次通过实验证明：可以通过增加量子比特的数量来减少错误。在其最新的研究中，谷歌用49个物理量子比特制作的逻辑量子比特超越了用17个量子比特制作的逻辑量子比特。
- 三星电子掌握标准化5G NTN技术，智能手机将能和卫星直接 近日，三星电子宣布已掌握标准化5G非地面网络(Non-terrestrialnetworks，即NTN)技术，这一通讯技术用于智能手机与卫星的直接通信，特别是在偏远地区。三星计划将这一技术整合到其Exynos调制解调器解决方案中，加速5G卫星通信的商业化，为6G驱动的万物互联(IoE)时代铺平道路。
- 浅谈锥形电感器 在射频(RF)和微波工作时，有一种情况是必须将直流电源(DC)导入信号传输线，但又不至于降低该线路的高频作用...
- NVIDIA：超级算力，赋能整车中央计算 由全球电子技术领域知名媒体集团AspenCore主办的“中国国际汽车电子高峰论坛”于2023年2月23日正式拉开帷幕。会上，NVIDIA中国区软件解决方案总监卓睿分享了题为“超级算力，赋能整车中央计算”的主题演讲。
- 拆解报告：X-STATION HDMI+2A1C+SSD三合一氮化镓玲珑坞 充电头网拿到了X-STATION近期新推出的一款多功能Cyberize玲珑坞，是全球首款集充电器、拓展坞和SSD移动硬盘为
- 拆解报告：雅迪180W石墨烯铅酸电池充电器 本次拆解的是雅迪另外一款智能充电器，这款充电器同样为铅酸电池充电器，采用220V交流输入，标称输出电压为60V，输
- PICO 4 VR一体机拆解 PICO 4 VR一体机还采用了双立体声扬声器，通过声场重构技术和头部运动数据计算音效定位，实现空间音频效果。配
- 康佳智能头盔评测 康佳智能头盔以“传统头盔+智能功能”的组合方式，让用户在得到安全保护的同时，享受到更多智能服务。实际用起
- 李想两万字回应：我们如何造车？ 在造车新势力中，理想汽车的李想也是个异类——身为CEO在微博上高强度冲浪，不时与黑粉激情对线；打造产品时与行
- 全球十大动力电池企业盘点之三：三星SDI 三星SDI的电池板块2022年全年营收约970.2亿元人民币，同比增长60.5%，营业利润约69.2亿元人民币，同比+133.2%，营业
- 拆解报告：一加80W超级闪充充电器 一加推出了一款80W输出功率的超级闪充充电器，这款充电器采用白色直板机身设计，配有固定插脚。支持5V2A或5-11V
- 海尔HB-W003真无线耳机评测 外观设计上，海尔HB-W003的充电盒采用新颖的滑盖设计，比常见的产品在视觉效果上更有辨识度。配置功能上，耳机采
- AWEI用维T29 Pro真无线耳机拆解 此次将要拆解的AWEI用维T29 Pro真无线耳机充电盒配备了RGB炫彩呼吸灯，支持开盖即连，支持快速充电；耳机采用了柄
- 两万字详解自动驾驶路径规划的常用算法 自动驾驶自诞生那天起，其志向便已立下，成为熟知城市每一处道路的“老司机”，成为乘客更安全、更舒适、更高效出
- 76份射频和微波资料汇总分享 今天我们分享一下近期整理的一些射频和微波课程网址分享给大家。
- 国产激光雷达雷达的崛起之路 激光雷达会成为智能汽车上的标准配置吗？激光雷达又能给智能汽车带来什么价值？或者说，我们加1、2万块钱配个激光
- 类比发布车规级变压器原边控制器IS801Q，进一步完善锂电池管理系统 致力于提供高品质芯片的国内优秀模拟及数模混合芯片设计商上海类比半导体技术有限公司（下称“类比半导体”或
- 类比半导体发布四款生物电势测量模拟前端芯片 致力于提供高品质芯片的国内优秀模拟及数模混合芯片设计商上海类比半导体技术有限公司（下称“类比半导体”或
- 意法半导体STM32U5系列MCU上新，提高物联网和嵌入式应用性能和能效 Ajax Systems已使用 新STM32U5 MCU开发下一代无线安保和智能家居解决方案；新STM32U5系列MCU是首款获得NIST
- Vishay推出采用先进Power DFN系列DFN3820A封装的额定电流高达4 汽车级200 V、400 V和 600 V器件厚度仅为0.88 mm，采用可润湿侧翼封装，改善热性能并提高效率
- 锐成芯微推出基于BCD工艺的三层光罩eFlash IP 成都锐成芯微科技股份有限公司宣布，公司推出基于BCD工艺平台的LogicFlash Pro® eFlash IP产品，其特点是在
- 瑞萨电子推出包括汽车级在内的10款全新成功产品组合 这些经过全面测试的解决方案展示了瑞萨的相关产品组合的强大实力，包含电动汽车充电、汽车仪表盘控制和其它应
- QORVO UWB技术帮助移远通信推出具有更高定位精度和安全性的新一 Qorvo宣布，移远通信基于 Qorvo DW3300Q 平台最新推出支持超宽带连接（UWB）技术的车规级模组 AU30Q，面向新一代汽
- 比科奇在MWC 23上为全球市场带来高性能低功耗的商用5G小基站和 现场展示了近十家中外客户基于PC802 PHY SoC开发的5G/4G小基站系统
- Microchip推出新一代PoE交换机，为户外应用增加先进的网络和安全功 PDS-204GCO是广受欢迎的PDS-104GO的下一代解决方案，易于安装且环保
- Teledyne e2v发布150万像素的统包式光学模组Optimom，用于快速轻松 Teledyne Technologies 集团旗下公司 Teledyne e2v 宣布推出 Optimom™ 系列最新产品 Optimom 1.5M，这一系列
- CEVA宣布推出其迄今功能最强大、效率最高的DSP架构， 满足5G-Advan 全新CEVA-XC20延续了CEVA在数字信号处理器领域的行业领导地位。这款DSP架构采用新颖的矢量多线程计算技术，与
- 瑞萨电子推出业界首款用于动态软件开发且基于云的系统开发工具Qu Quick-Connect Studio使用户能够在硬件设计之前快速构建原型并开发量产级软件，从而缩短设计周期
