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算力邊緣化是大勢所趨,元器件需要做到哪些?

原創(chuàng)
2019/11/05
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ADI(Analog Devices,亞德諾半導體)的官網(wǎng),我們看到公司介紹中包含這樣一段話,“我們以無與倫比的檢測、測量和連接技術架起現(xiàn)實與數(shù)字的智慧橋梁,讓我們的客戶了解周圍的世界?!弊屑氉聊?,我們?nèi)缃窳⒅疽獙崿F(xiàn)的萬物互聯(lián)不正是如此。因此,當我們和 ADI 有側(cè)重的探討物聯(lián)網(wǎng)中的邊緣計算時,我們的受訪人 ADI 中國區(qū)業(yè)務擴展總監(jiān) Peter 王翔不僅對所提的問題侃侃而談,并在此過程中穿插著 ADI 對于邊緣計算深刻的理解。

ADI 中國區(qū)業(yè)務擴展總監(jiān) Peter 王翔

他在回答問題過程中,對邊緣計算產(chǎn)業(yè)和技術有很細致的分析:

隨著云計算大數(shù)據(jù)、人工智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術的發(fā)展,計算技術在朝兩個方向發(fā)展,一個是朝著集中式方向發(fā)展的中心計算,如云計算;另一個是計算行為向系統(tǒng)的邊緣擴展,即邊緣計算。在計算技術發(fā)展的初期,中心計算獲得了極大的關注,云計算取得了迅猛的發(fā)展,給產(chǎn)業(yè)界帶來了深刻的變革,比如 IT 基礎設施云化減少了企業(yè)的投資建設和運營維護的成本。但云計算需要高速網(wǎng)絡帶寬的支持,另外,處于邊緣的設備對于計算的響應要求越來越高,低延遲和高流量的計算負載壓力使得這種集中式的計算處理模式在實際使用中越來越受限。因此,有必要在系統(tǒng)邊緣讓設備具備處理、存儲等能力,提升系統(tǒng)的性能和可靠性,減輕中央服務器負載 ---- 通過提高端側(cè)的智能化從而有效的利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源、提升全網(wǎng)和全系統(tǒng)的智能化水平。于是發(fā)展邊緣計算受到了越來越多的關注。據(jù) IDC(互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,未來將有超過 50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡邊緣側(cè)分析、處理與儲存。

輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接決定了云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能的計算結果,因此是至關重要的。這些輸入數(shù)據(jù)來自于邊緣計算的結果,所以能夠按需提供精準的數(shù)據(jù)是對邊緣計算的基本要求。

邊緣計算的數(shù)據(jù)來源于前端的傳感器。傳感器將采集自現(xiàn)實世界的模擬信號經(jīng)過調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換提供給邊緣計算,因此傳感器是數(shù)據(jù)的源頭;可以這么說,來自傳感器的數(shù)據(jù)質(zhì)量決定了邊緣計算結果的質(zhì)量。

由于邊緣計算跟邊緣側(cè)的硬件裝置往往結合在一起,計算的能力和效率往往也跟硬件相關。因此,當我們談到邊緣計算時是很難把軟件和硬件分開的。

王翔認為邊緣計算不是云計算的革命者,而是對云計算很好的補充,有著相輔相成的關系。他表示:“云計算是對數(shù)據(jù)的集中處理,所有的數(shù)據(jù)計算和存儲均在數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)。而邊緣計算是由具備計算能力和數(shù)據(jù)分析能力的網(wǎng)絡邊緣設備上承擔部分計算任務,大大降低了數(shù)據(jù)中心的計算負荷,同時通過減少數(shù)據(jù)的傳輸過程降低了網(wǎng)絡帶寬的壓力?!?/p>

“邊緣計算猶如人類的神經(jīng)末梢,云計算猶如人類的大腦,兩者共生共存。邊緣計算由于所處物理位置的特點,可以更多地關注及時數(shù)據(jù),針對現(xiàn)場情況做出及時響應。云計算則更多關注大數(shù)據(jù)挖掘,對邊緣側(cè)傳上來的數(shù)據(jù)進行進行分析、預判。當然,根據(jù)不同場景的需要,邊緣計算和云計算之間可以就計算任務進行相應的分配。” 王翔進一步講到。

邊緣計算起源于傳媒行業(yè),通過就近提供端服務的方式來提高信息傳播效果。而“邊緣計算”這個詞匯也不是新詞,早在 2003 年就被提出。王翔指出:“邊緣計算不是一個新的概念,但算力邊緣化是將來的趨勢?!?/p>

他舉例說:“無人飛機、無人駕駛汽車、生產(chǎn)機器人、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等應用都將是邊緣計算發(fā)展的推手。此外,從實現(xiàn)最高可信度的決策來看,邊緣計算實現(xiàn)了在從物理到數(shù)字轉(zhuǎn)換的地方進行決策。以工業(yè)控制領域為例,傳統(tǒng)上安全終端始于工業(yè)控制系統(tǒng)安全框架中的網(wǎng)關、PLC 乃至服務器。在信號鏈中將安全終端進一步向下擴展,其前景非常有吸引力,因為這使得基于該數(shù)據(jù)的決策具有更高的可信度。在信號鏈中越早建立身份和完整性,就可以在驅(qū)動決策的數(shù)據(jù)中建立更高的信任和可信度?!?/p>

ADI 是全球領先的高性能模擬技術公司,服務著數(shù)十萬的客戶。王翔表示:“ADI 的技術使得我們客戶的傳感器產(chǎn)品能夠提供業(yè)界高質(zhì)量水準的數(shù)據(jù)?!?/p>

“我們針對某些市場迫切需要的應用通過提供‘硬件+軟件+算法’的系統(tǒng)級的解決方案,向客戶輸送邊緣計算的能力,幫助客戶縮短產(chǎn)品化的時間、更好地滿足最終客戶的需求、加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。以基于 ADcmXL3021 的振動監(jiān)測模塊產(chǎn)品為例,ADI 提供了包括傳感器、信號處理、軟件算法以及機械結構設計的完整解決方案,非常簡單易用為客戶用于提供高質(zhì)量機器健康數(shù)據(jù),以便最大限度地延長機器正常運行時間并提高效率。ADI 還將憑借基于條件的監(jiān)測領域深厚的技術專長繼續(xù)努力提高智能水平,以便進一步優(yōu)化 CBM 解決方案?!彼诮榻B中說到。

通過王翔的介紹我們了解到,ADI 在邊緣計算的解決方案主要聚焦在基于 MEMS 傳感器、高精度光學傳感器等工業(yè)級高性能器件,針對智能工廠、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、新能源、電池管理、無人駕駛、遠程醫(yī)療和三維成像等對數(shù)據(jù)質(zhì)量要求很高的市場,結合 ADI 對垂直領域的深度了解,提供適用的解決方案。

王翔舉例說:“高精度、高集成、低功耗、安全是工業(yè)領域里比較共性的需求,但不同的領域根據(jù)不同的使用場景仍然有著不同的需求,比如在機器健康主動維護的場景里要求采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)含有時間戳以方便后臺對數(shù)據(jù)進行分析;安裝在電力輸電線上的裝置不僅要求免維護,還要求在高壓的環(huán)境下無線傳輸不能丟包;電池的梯次利用要求能夠?qū)蝹€電芯的充放電性能進行快速測試;對煙感的要求就是免誤報;遠程醫(yī)療要求數(shù)據(jù)具有高度的可重復性和準確率等等?!?/p>

王翔強調(diào),ADI 的產(chǎn)品以及解決方案能夠同時滿足邊緣計算所要求的高性能、低功耗和安全特性。

針對產(chǎn)品高性能:

ADI 的 MEMS 傳感器具有體積小、精度高、易于安裝的特點,在很多方面可以取代傳統(tǒng)的壓電傳感器,從而大幅度減小了傳感裝置的體積,擴大了應用范圍。ADI 高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器和線性產(chǎn)品組成的信號調(diào)理電路可以最大程度地去除噪聲,高保真地將來自現(xiàn)實世界的模擬信息轉(zhuǎn)換成虛擬世界的數(shù)字信息,為后續(xù)的信號處理提供最真實的原始數(shù)字數(shù)據(jù)。ADI 源自凌力爾特的高性能的電源器件使得低功耗、小體積成為可能。ADI 的具有 99.999%的高可靠性 SmartMesh 無線傳輸可以確保在嚴酷的環(huán)境下的數(shù)據(jù)的可靠傳輸。由此可以構成高可靠的邊緣側(cè)硬件裝置;再加上基于對垂直領域深入理解而開發(fā)的軟件算法,可以向客戶提供業(yè)界最適用的邊緣計算方案,使得客戶以最快的速度具備向市場提供邊緣計算整體方案的能力。

針對產(chǎn)品低功耗:

ADI 用于邊緣設備的眾多傳感器和信號調(diào)理電路具備優(yōu)秀的低功耗特性,以業(yè)界應用非常廣泛的 3 軸 MEMS 加速度計 ADXL362 為例,其超低功耗特性使得其輸出數(shù)據(jù)速率為 100 Hz 時功耗低于 2 μA,在運動觸發(fā)喚醒模式下功耗為 270 nA(MEMS 加速度計測量靜態(tài)或動態(tài)加速力),這樣可以大大延長電池使用時間。此外,針對很多邊緣設備供電局限性,ADI 公司提供包括溫差發(fā)電、太陽能發(fā)電、壓電發(fā)電以及磁場發(fā)電等全面的能量采集解決方案,有效避免了部分邊緣終端設備鋪設電力或更換電池的巨大成本。例如:基于 LTC3108 的溫差發(fā)電解決方案可以在 10 度溫差時產(chǎn)生 60 微安的電流、200 微瓦的功率;ADP5091/ADP5092 是一款應用廣泛的智能集成式能量采集納米電源管理解決方案,可轉(zhuǎn)換來自 PV 電池或熱電發(fā)生器的直流電源。

針對產(chǎn)品安全:

ADI 在擴展安全終端方面擁有獨特的優(yōu)勢,ADI 的傳統(tǒng)市場空間位于物理終端,即將現(xiàn)實世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并生成數(shù)據(jù)的地方。這使 ADI 有機會通過在信號鏈中更早地提供身份和完整性來建立可信數(shù)據(jù),并構建安全終端的全新定義。

“ADI 一直密切跟蹤行業(yè)的發(fā)展,對邊緣計算也不例外。我們的市場人員每天跟我們的客戶都有深入的交流,針對我們關注的如無人駕駛、新能源汽車、遠程醫(yī)療、工業(yè) 4.0、新一代連接等領域進行深入挖掘和探索,力爭給我們的客戶帶去新的價值,和我們的客戶共同成長。” 王翔最后說。

ADI

ADI

亞德諾半導體全稱為亞德諾半導體技術有限公司(analog devices,inc.)簡稱ADI。是一家專營半導體傳感器和信號處理ic的卓越的供應商,ADI將創(chuàng)新、業(yè)績和卓越作為企業(yè)的文化支柱,并基此成長為該技術領域最持久高速增長的企業(yè)之一。ADI是業(yè)界卓越的半導體公司,在模擬信號、混合信號和數(shù)字信號處理的設計與制造領域都發(fā)揮著十分重要的作用。

亞德諾半導體全稱為亞德諾半導體技術有限公司(analog devices,inc.)簡稱ADI。是一家專營半導體傳感器和信號處理ic的卓越的供應商,ADI將創(chuàng)新、業(yè)績和卓越作為企業(yè)的文化支柱,并基此成長為該技術領域最持久高速增長的企業(yè)之一。ADI是業(yè)界卓越的半導體公司,在模擬信號、混合信號和數(shù)字信號處理的設計與制造領域都發(fā)揮著十分重要的作用。收起

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與非網(wǎng)副主編,網(wǎng)名:吳生,電子信息工程專業(yè)出身。在知識理論的探尋之路深耕躬行,力求用客觀公正的數(shù)據(jù)給出產(chǎn)品、技術和產(chǎn)業(yè)最精準的描述。