邊緣計算相對于5G都有哪些優(yōu)勢？

猶記2016年，我在漢諾威參加德國漢諾威消費(fèi)電子、信息及通信博覽會（CEBIT）時，我發(fā)現(xiàn)會上充斥著的那些所謂“智能”的東西并不怎么“智能”—— 它們的功能幾乎都只是將兩個設(shè)備鏈接起來，并且在大多數(shù)情況下，僅僅提供單一的用途，用戶效益十分有限。

例如：可以遠(yuǎn)程監(jiān)控、“開、關(guān)”的管道閥門、能夠辨別運(yùn)送司機(jī)是否偷運(yùn)燃料的汽油體積測量裝置、通過wi-fi控制電源插頭。

然而，在CEBIT大會上，真正給我留下深刻印象的是IBM展示的一項研究項目SyNAPSE。這影響了我對未來人工智能發(fā)展的看法。SyNAPSE項目旨在開發(fā)一種人工智能芯片“TrueNorth”——它能提供相當(dāng)于螞蟻大腦的計算能力，同時只消耗73毫瓦的能量。不過，這在當(dāng)時每一個元件需要耗費(fèi)100萬美元。

這意味著將人工智能與邊緣計算結(jié)合起來是可能的。同樣，要不了幾年“摩爾定律”也將會失效。問題只在于多久能夠?qū)崿F(xiàn)，以及多少其他類似的解決方案會出現(xiàn)在市場上？早在2016年，Neuron soundware已經(jīng)開始采取物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略——在網(wǎng)絡(luò)邊緣運(yùn)行人工智能算法——并且決定開發(fā)自己的具有錄音和人工智能處理功能的物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備。

幾個月后，我根據(jù)能量消耗和智能計算之間的關(guān)系制作了一張圖表。

這顯示了智能與能耗的相關(guān)性。

●只有幾毫瓦，不可能以合理的價格達(dá)到智能；

●智能手機(jī)的能量消耗為幾瓦，并且可以為基本的人工智能提供足夠的計算能力——每隔一秒左右從圖像中識別目標(biāo)；

●限制領(lǐng)域人工智能（narrow AI），比如駕駛汽車的能力，需要消耗幾十或幾百瓦的電力。

用于分析的攝像機(jī)每秒輸入10次左右，大約需要每秒4 萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

所以，想要用相同的計算性能來駕駛汽車或按順序分析機(jī)器聲音從而檢測潛在的機(jī)械故障。完成這兩個工作都需要相當(dāng)于螞蟻大腦的計算能力。IBM推出的ultra-low-energy-consuming芯片，讓我看到了實(shí)現(xiàn)這種能力的可能。

邊緣計算的興起

從那時起，邊緣計算能力一直在提高。

2017年，為了擴(kuò)展低性能的計算設(shè)備，Movidius神經(jīng)計算棒以低于100美元的價格，僅需0.5W的電量便能進(jìn)行每秒一千億次浮點(diǎn)計算。

2018年，華為推出了麒麟980處理器，在0.1W的電量下可以完成每秒五千億次的浮點(diǎn)計算。其他供應(yīng)商緊隨其后。谷歌發(fā)布了Edge TPU Units，瑞芯微（Rockchip）公布了RK3399。這兩個約每秒能夠處理3萬億次浮點(diǎn)計算，成本在100美元左右。

2019年，帶有人工智能技術(shù)硬件加速器（特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的特定微型計算機(jī)得到普遍使用。所有關(guān)鍵的硬件廠商都陸續(xù)發(fā)布了AI軟件棧的邊緣優(yōu)化版本，這進(jìn)一步提高了性能。目前，一般使用的AI板有，谷歌的Edge TPU——使用專門的ASIC芯片制作而成用以處理AI的預(yù)測推理功能。價格低于100美元的英偉達(dá)Jetson Nano 配備了128個英偉達(dá)CUDA核心。瑞芯微發(fā)布的 RK3399 Pro——第一個帶有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的開發(fā)板（其性能甚至略優(yōu)于英偉達(dá)Jetson Nano）。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大幅提高讓我們得以發(fā)展nBox——這款邊緣計算設(shè)備不僅能夠借助多達(dá)12個通道記錄高質(zhì)量音頻，并且還可以通過邊緣計算實(shí)現(xiàn)人工智能。所謂邊緣計算，是指大多數(shù)處理過程將通過本地設(shè)備實(shí)現(xiàn)而無需交由云端完成。

隨著英特爾（Intel）以約4億美元收購Movidius，以及超過133.8億歐元收購自動汽車芯片制造商Mobileye，邊緣計算的重要性變得顯而易見。

特斯拉汽車公司（Tesla Motors）在網(wǎng)上展示了他們?yōu)槠?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/自動駕駛/" target="_blank">自動駕駛汽車特意打造的AI高性能計算機(jī)——每秒能夠完成36萬億次浮點(diǎn)計算，這足以每秒處理汽車攝像頭中2000多張高分辨率圖像，特斯拉表示這它的性能完全能夠?qū)崿F(xiàn)自動駕駛。

邊緣計算四個主要優(yōu)勢

1、安全：所有處理過的數(shù)據(jù)都可以存儲在本地，并且有嚴(yán)格的控制。

2、速度：人工智能推理系統(tǒng)能夠以毫秒為單位處理輸入，這意味著最小的延遲。

3、效益：嵌入式微型計算機(jī)功耗低，價格實(shí)惠。

4、離線：由于人工智能算法部署位置的特殊性，不需要占用太多的網(wǎng)絡(luò)寬帶。

邊緣計算相對于5G，優(yōu)勢何在？

也許你會問為什么這么多的硬件廠家如此大費(fèi)周章？為什么不坐等5G網(wǎng)絡(luò)或者利用豐富的云計算能力和基礎(chǔ)設(shè)施？以下是一些答案。

●想象一下，你正坐在一輛自動駕駛汽車?yán)?，汽車突然斷開了5G網(wǎng)絡(luò)。這時，汽車不僅會“失明”，而且會喪失決策能力。當(dāng)高帶寬和低延遲通信所需的計算能力實(shí)際上與一個額外的神經(jīng)處理單元的成本相同時，為什么要冒這個風(fēng)險呢？此外，它的總體耗能還會比利用特定硬件實(shí)現(xiàn)人工智能預(yù)測來的要高。

●移動互聯(lián)網(wǎng)提供商希望將投資套現(xiàn)用于開發(fā)和部署5G網(wǎng)絡(luò)。盡管在技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)無限制大容量數(shù)據(jù)計劃，但它們并不會很快投入商業(yè)使用。例如，nBox有12個聲學(xué)傳感器，每個月可以產(chǎn)生多達(dá)1 TB的音頻數(shù)據(jù)。按照LTE目前每GB的價格，將這么多數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴嬎銓⒒ㄙM(fèi)一大筆錢。

●網(wǎng)絡(luò)覆蓋將主要建立在城市，這意味著其他很多地方接受不到5G信號。與此相反，邊緣計算設(shè)備可以隨即部署到任何需要的地方，只需要一次性的成本投入，并且這通常不會顯著增加物聯(lián)網(wǎng)解決方案的成本。

邊緣計算與人工智能相結(jié)合使得在本地處理大量數(shù)據(jù)成為可能。硬件加速器的額外成本其實(shí)微不足道。另外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算性能正以每年10倍左右的速度提高，并且，由于數(shù)據(jù)可以并行處理，這一趨勢似乎沒有放緩。

未來“觸手可及”

邊緣計算在自動駕駛汽車、人臉識別、預(yù)見性維護(hù)等方面的應(yīng)用只是一個開始。我們很快就會有足夠的計算能力來制造出真正獨(dú)立運(yùn)行的機(jī)器。它們將能夠安全地在城市，工廠里運(yùn)行，甚至像人類一樣勝任它們的工作。令人難以置信的是，捷克作家Karel ?apek早在一個世紀(jì)前就預(yù)見了這一點(diǎn)。到2020年，其科幻作品中出現(xiàn)的“機(jī)器人”一詞已經(jīng)是100年前的事情了。

他對“類人機(jī)器人”的設(shè)想很快傳遍了全世界。在這部科幻小說中，機(jī)器人擁有自我意識，并且能夠獲得類似于“愛”的感情?？v觀計算機(jī)性能提高的速度以及其他物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，我認(rèn)為Karel ?apek設(shè)想的實(shí)現(xiàn)將比我們預(yù)期的還要快。