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AI冲击物联网架构 边缘运算将是问题解答

  • 郑斐文
大联大品佳集团技术支持中心副总周信旭。

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这几年IT市场的变化又快又大,不断有颠覆式的技术冲击市场,包括云端运算、物联网、大数据,每一个新技术与新概念,都对科技产业带来了破坏式创新,面对这些新的冲击,无论是单一产品或是整体架构,都必须因应全新的产业趋势随时调整,尤其是2017年兴起的另一波AI浪潮,更将与现有的物联网集成为AIoT,成为新世代的IT主流,不过大联大品佳集团技术支持中心副总周信旭认为,现在的物联网架构要有AI功能,仍然力有未逮,包括带宽、运算能力、资安等,都是物联网系统运行时会遇到的挑战,对此周信旭指出:「边缘运算(Edge Computing)会是AIoT未来的解答。」

强化终端能力,AIoT效能才会跟著提升

物联网是先由第一层感测网络撷取数据,然后再将数据送到上面的云端平台储存、运算,进而做出最佳化分析,周信旭指出,后端平台的运算质量除了处理器本身的能力外,感测网络传回的数据量也是关键,「毕竟庞大的数据量才能累积出足够的样本数,AI的运算成果也才够精准。」不过伴随大量数据而来的是带宽问题,「现在通讯技术的带宽都够大,要传送大量数据早就不是问题,问题是宽频设计在系统建置与运行时,成本都很高。」

AIoT的第2个问题是运算能力,现在的物联网系统是由上层的云端平台负责运算,对感测与控制节点不多的系统来说,这种集中运算的方式是较佳选择,不过周信旭指出,要是节点数量大到某个程度,云端平台的运算能力就不一定可以能负荷高量运算,「而且就算能负荷,整个系统的运行速度也会变慢,」尤其是多数配备有AI的系统,对实时性的要求相当高,一旦速度变慢,系统效能就会大打折扣。

要解决带宽与运算问题,周信旭表示必须从终端设备的强化着手,「边缘运算的做法,就是让物联网系统的终端设备具有一定程度的运算能力。」数据先在终端设备运算处理,再把处理过后的数据传送到上层云端平台,「简单来说就是让云端接到的数据先爬梳处理过的,这样一来量不但少,内容也更精确,这样一来工作当然可以更快,负担也会降低。」而前端除了预处理数据外,部分简单的工作也可直接在前端运算后,直接交由控制器完成,不必再由云端平台下指令,让系统反应更实时。

应用领域太多,开发套件选择是重中之重

「至于边缘运算的适用领域,大联大品佳集团台湾区技术支持处总监陈宏基则表示,象是智慧城市、扩增实境(AR)、M2M、智能家庭、智能制造等这类型节点多、对实时性需求高的,都是目标应用,例如智能制造的机器视觉系统,就可以透过边缘运算,达到实时性要求。」陈宏基进一步指出:「未来的AIoT系统中,云端平台与边缘设备的运算将会分工,云端负责长期性的决策分析,高实时性需求的工作则让终端设备来处理。」

就此来看,无论是运算能力或带宽,边缘运算都是AIoT目前看来的最佳设计方式,不过陈宏基表示,边缘运算是全新的设计概念,对开发工程师来说会是目前较大的挑战,现在已经有厂商推出AI的相关开发套件,象是Google推出的AIY Projects就可让有兴趣者可DIY 自己的 AI人工智能产品,目前新一代AIY的处理器采用了NXP(恩智浦)的i.MX 8M,「Google选择i.MX 8M主要是看好这款芯片在语音、影音和音讯的处理能力,再加上他的高兼容性与低功耗特色,都让资源有限的创客或新创业者来说非常受用。」

边缘设计太复杂?对的伙伴帮你快速搞定问题

除了扩展性与兼容性外,陈宏基指出,资安设计也是物联网芯片重要需求,在发展初期时,物联网的安全性问题并不受重视,不过这几年已经成为设计重点。「现在出来的物联网产品,都会强调自己有资安设计,不过要做到完整很不容易,」陈宏基以NXP的物联网处理芯片为例,NXP在制程中即已建置保护机制,同时经由HSM认证,一般工程师无法透过物理性方式看到内部的公、私钥,而且NXP还有随机乱数口令设计,对物联网的资安等级提升相当大。而陈宏基表示,物联网的资安设计与元件供应的合作伙伴关系颇大,有经验的合作伙伴可以协助设备业者大幅缩短开发时间,他以大联大品佳集团为例,「品佳过去在科技产业的经验非常丰富,这些经验可以帮助客户快速厘清本身需求,同时针对其需求提出适用的零组件建议,加速产品上市时间。」

对于AI未来的应用发展,大联大品佳集团产品事业处资深经理陈俊宜则认为将走向特定领域的专用系统,现在每一个产业的专业都非常深,所以各自需要的AIoT系统功能也都不同,「象是电商平台要强化资安和在地化服务,ADAS则对可靠度与低延迟性的要求很高,工程师必须因应这些不同需求找到适配的芯片与解决方案。」

边缘运算荣景可期,预计2022年市场爆发

「从目前整体产业发展来看,现在市场上已有大量厂商积极投入AI研发,」因此周信旭对未来相当乐观,尤其是边缘运算,最近的研究报告就可以看出来,IDC指出2022年,全球的物联网系统中,将有43%会在终端设备,而资策会IEK也表示,从2017年到2022年,边缘运算每年将有10.7%的成长,由此可看出未来的发展潜力,周信旭最后也指出,AI的发展不是取代人类,而是协助人类更智能化的处理工作,他以大联大品佳集团代理的NXP产品在大陆的应用为例,现在大陆的智能家庭非常蓬勃,NXP就被内建在许多家电,象是烤箱、空调,甚至莲蓬头中,作为智能语音控制,「这些产品都已经问世,而且市场反应非常好,从这些应用就可以看到边缘运算如何协助人们,让生活更简单、便利,进而迈入更有智能的下一代生活。」