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AI衝擊物聯網架構 邊緣運算將是問題解答

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大聯大品佳集團技術支援中心副總周信旭。

這幾年IT市場的變化又快又大,不斷有顛覆式的技術衝擊市場,包括雲端運算、物聯網、大數據,每一個新技術與新概念,都對科技產業帶來了破壞式創新,面對這些新的衝擊,無論是單一產品或是整體架構,都必須因應全新的產業趨勢隨時調整,尤其是2017年興起的另一波AI浪潮,更將與現有的物聯網整合為AIoT,成為新世代的IT主流,不過大聯大品佳集團技術支援中心副總周信旭認為,現在的物聯網架構要有AI功能,仍然力有未逮,包括頻寬、運算能力、資安等,都是物聯網系統運作時會遇到的挑戰,對此周信旭指出:「邊緣運算(Edge Computing)會是AIoT未來的解答。」

強化終端能力,AIoT效能才會跟著提升

物聯網是先由第一層感測網路擷取數據,然後再將數據送到上面的雲端平台儲存、運算,進而做出最佳化分析,周信旭指出,後端平台的運算品質除了處理器本身的能力外,感測網路傳回的數據量也是關鍵,「畢竟龐大的數據量才能累積出足夠的樣本數,AI的運算成果也才夠精準。」不過伴隨大量數據而來的是頻寬問題,「現在通訊技術的頻寬都夠大,要傳送大量數據早就不是問題,問題是寬頻設計在系統建置與運作時,成本都很高。」

AIoT的第2個問題是運算能力,現在的物聯網系統是由上層的雲端平台負責運算,對感測與控制節點不多的系統來說,這種集中運算的方式是較佳選擇,不過周信旭指出,要是節點數量大到某個程度,雲端平台的運算能力就不一定可以能負荷高量運算,「而且就算能負荷,整個系統的運作速度也會變慢,」尤其是多數配備有AI的系統,對即時性的要求相當高,一旦速度變慢,系統效能就會大打折扣。

要解決頻寬與運算問題,周信旭表示必須從終端設備的強化著手,「邊緣運算的做法,就是讓物聯網系統的終端設備具有一定程度的運算能力。」數據先在終端設備運算處理,再把處理過後的數據傳送到上層雲端平台,「簡單來說就是讓雲端接到的數據先爬梳處理過的,這樣一來量不但少,內容也更精確,這樣一來工作當然可以更快,負擔也會降低。」而前端除了預處理數據外,部分簡單的工作也可直接在前端運算後,直接交由控制器完成,不必再由雲端平台下指令,讓系統反應更即時。

應用領域太多,開發套件選擇是重中之重

「至於邊緣運算的適用領域,大聯大品佳集團台灣區技術支援處總監陳宏基則表示,像是智慧城市、擴增實境(AR)、M2M、智慧家庭、智慧製造等這類型節點多、對即時性需求高的,都是目標應用,例如智慧製造的機器視覺系統,就可以透過邊緣運算,達到即時性要求。」陳宏基進一步指出:「未來的AIoT系統中,雲端平台與邊緣設備的運算將會分工,雲端負責長期性的決策分析,高即時性需求的工作則讓終端設備來處理。」

就此來看,無論是運算能力或頻寬,邊緣運算都是AIoT目前看來的最佳設計方式,不過陳宏基表示,邊緣運算是全新的設計概念,對開發工程師來說會是目前較大的挑戰,現在已經有廠商推出AI的相關開發套件,像是Google推出的AIY Projects就可讓有興趣者可DIY 自己的 AI人工智慧產品,目前新一代AIY的處理器採用了NXP(恩智浦)的i.MX 8M,「Google選擇i.MX 8M主要是看好這款晶片在語音、影音和音訊的處理能力,再加上他的高相容性與低功耗特色,都讓資源有限的創客或新創業者來說非常受用。」

邊緣設計太複雜?對的夥伴幫你快速搞定問題

除了擴展性與相容性外,陳宏基指出,資安設計也是物聯網晶片重要需求,在發展初期時,物聯網的安全性問題並不受重視,不過這幾年已經成為設計重點。「現在出來的物聯網產品,都會強調自己有資安設計,不過要做到完整很不容易,」陳宏基以NXP的物聯網處理晶片為例,NXP在製程中即已建置保護機制,同時經由HSM認證,一般工程師無法透過物理性方式看到內部的公、私鑰,而且NXP還有隨機亂數密碼設計,對物聯網的資安等級提升相當大。而陳宏基表示,物聯網的資安設計與元件供應的合作夥伴關係頗大,有經驗的合作夥伴可以協助設備業者大幅縮短開發時間,他以大聯大品佳集團為例,「品佳過去在科技產業的經驗非常豐富,這些經驗可以幫助客戶快速釐清本身需求,同時針對其需求提出適用的零組件建議,加速產品上市時間。」

對於AI未來的應用發展,大聯大品佳集團產品事業處資深經理陳俊宜則認為將走向特定領域的專用系統,現在每一個產業的專業都非常深,所以各自需要的AIoT系統功能也都不同,「像是電商平台要強化資安和在地化服務,ADAS則對可靠度與低延遲性的要求很高,工程師必須因應這些不同需求找到適配的芯片與解決方案。」

邊緣運算榮景可期,預計2022年市場爆發

「從目前整體產業發展來看,現在市場上已有大量廠商積極投入AI研發,」因此周信旭對未來相當樂觀,尤其是邊緣運算,最近的研究報告就可以看出來,IDC指出2022年,全球的物聯網系統中,將有43%會在終端設備,而資策會IEK也表示,從2017年到2022年,邊緣運算每年將有10.7%的成長,由此可看出未來的發展潛力,周信旭最後也指出,AI的發展不是取代人類,而是協助人類更智慧化的處理工作,他以大聯大品佳集團代理的NXP產品在大陸的應用為例,現在大陸的智慧家庭非常蓬勃,NXP就被內建在許多家電,像是烤箱、空調,甚至蓮蓬頭中,作為智慧語音控制,「這些產品都已經問世,而且市場反應非常好,從這些應用就可以看到邊緣運算如何協助人們,讓生活更簡單、便利,進而邁入更有智慧的下一代生活。」