1 邊緣AI/ML+物聯(lián)網(wǎng)的機會

各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和日常生活中的新場景正在對邊緣嵌入式設(shè)備/ 系統(tǒng)中的人工智能/ 機器學(xué)習(xí)（AI/ML）功能提出越來越高的需求。產(chǎn)品設(shè)計人員也紛紛看到了邊緣AI/ML 的巨大潛力，正在利用相關(guān)技術(shù)為家庭安防系統(tǒng)、可穿戴醫(yī)療監(jiān)測器、監(jiān)控商業(yè)設(shè)施和工業(yè)設(shè)備的傳感器等一系列邊緣設(shè)備和應(yīng)用實現(xiàn)更強的計算能力和更高的智能化。

王祿銘(芯科科技亞太及日本地區(qū)業(yè)務(wù)副總裁)

在芯科科技看來，邊緣AI/ML 將廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)和家庭，包括傳感器數(shù)據(jù)處理（如用于異常檢測）、預(yù)測性維護、音頻模式識別（如用于改進玻璃破碎檢測）、簡單命令詞識別，以及視覺應(yīng)用（如使用低分辨率攝像頭進行在場檢測或人數(shù)統(tǒng)計），等等。

此外，芯科科技很早就觀察到了邊緣AI/ML 與物聯(lián)網(wǎng)充分結(jié)合這一趨勢，將AI/ML 引入物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可降低帶寬需求、節(jié)省功耗，并使設(shè)備具備更強的能力，做出更快速、更智能的決策。芯科科技與諸多關(guān)鍵客戶和生態(tài)伙伴就此展開了大量溝通，并推動了相關(guān)研發(fā)工作，目前已推出多款集成AI/ML 加速器的無線SoC。

2 工程師遇到的開發(fā)挑戰(zhàn)

對于計劃在邊緣設(shè)備上部署AI/ML 功能的工程師或設(shè)計者，他們面臨的一項關(guān)鍵挑戰(zhàn)就是性能和功耗的平衡關(guān)系，如果在開發(fā)中這種平衡關(guān)系處理不當，其影響甚至?xí)^AI/ML帶來的好處，從而得不償失。此外，在物聯(lián)網(wǎng)邊緣應(yīng)用的開發(fā)中，AI/ML 功能與無線連接能力的整合也至關(guān)重要。

因此，邊緣AI 解決方案需要實現(xiàn)各項能力的最佳組合，這涉及性能（AI/ML 處理能力）、功耗（影響電池壽命）、安全性，以及無線連接能力（包括對多樣化無線多協(xié)議的支持）等多個方面。芯科科技認為，集成AI/ML 加速功能的無線SoC 單芯片解決方案是確保高性能、高能效、高安全性的一種最佳方式，同時還需要重視產(chǎn)業(yè)鏈之間的合作，以使硬件加速與AI/ML 算法和工具相匹配，集成工具的能力也是邊緣AI 取得成功的關(guān)鍵因素之一。

3 芯科科技的解決方案

芯科科技作為一家全球領(lǐng)先的擁有安全和智能無線技術(shù)、先進外圍設(shè)備和先進計算內(nèi)核的無線SoC 供應(yīng)商，已經(jīng)將AI/ML 技術(shù)應(yīng)用到邊緣設(shè)備，并且制定了面向邊緣AI/ML 的戰(zhàn)略和路線圖。我們在不斷探索集成無線連接和AI/ML 功能的單芯片解決方案及其在邊緣的各類應(yīng)用，這將為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)帶來一種變革性的解決方案。

在2022 年，芯科科技就推出了集成AI/ML 加速器的BG24 和MG24 無線SoC，這是業(yè)內(nèi)首批內(nèi)置專用AI/ML 加速器的超低功耗無線器件。作為集成化的解決方案，BG24/MG24 SoC 在芯片架構(gòu)上進行了創(chuàng)新，可以實現(xiàn)更高的性能和更低的功耗。它們結(jié)合了運行速率為78 MHz 的ARM Cortex-M33 處理器、高性能2.4 GHz射頻、行業(yè)領(lǐng)先的20 位ADC、優(yōu)化的閃存（ 高達1536 KB）和RAM（高達256 KB）組合，以及AI/ML硬件加速器（用于在減輕ARM Cortex-M33 工作量時處理ML 算法），因此應(yīng)用程序可以有更多的時鐘周期來完成其他工作。

BG24/MG24 的專用硬件設(shè)計旨在快速而高效地處理復(fù)雜的計算，內(nèi)部測試顯示其性能提高最高達4 倍，能效提升最多達6 倍。由于ML 計算是在本地設(shè)備上而不是在云端進行的，因此消除了網(wǎng)絡(luò)延遲，加快了決策和行動。此外，這些SoC 支持Matter、Zigbee、OpenThread、低功耗藍牙、藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等廣泛的2.4 GHz 無線物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和多協(xié)議操作，并提供獲業(yè)內(nèi)最高級別安全認證的安全防護能力，是各種智能家居、醫(yī)療、工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用的理想選擇。

芯科科技在2023 年推出的支持Sub-GHz和2.4 GHz低功耗藍牙射頻的FG28 雙頻SoC 中，也集成了可用于ML 推理的AI/ML 加速器，同時具有芯科科技業(yè)界領(lǐng)先的Secure Vault? 安全技術(shù)。FG28 可幫助物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員快速便捷地開發(fā)出他們所需的邊緣AI/ML解決方案。

在前不久舉行的芯科科技2023 年Works With 開發(fā)者大會上，我們推出了專為嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備打造的下一代暨第三代無線開發(fā)平臺。第三代平臺的產(chǎn)品也將集成AI/ML加速器，并將帶來100 倍以上的處理能力提升。

在AI/ML 方面，芯科科技也一直看重與生態(tài)伙伴的合作，和TensorFlow、SensiML、Edge Impulse 等領(lǐng)先的AI/ML 工具提供方合作，確保開發(fā)人員擁有一個端到端的工具鏈，從而簡化ML 模型的開發(fā)。將AI/ML工具鏈與芯科科技的Simplicity Studio 和我們?yōu)镸L 優(yōu)化的SoC 結(jié)合使用，開發(fā)人員可以創(chuàng)建從各種互聯(lián)設(shè)備中提取信息的應(yīng)用，所有這些設(shè)備都可以相互通信，然后做出智能的、ML 驅(qū)動的決策。

（本文來源于EEPW 2023年11月期）