Other Parts Discussed in Post: TI-EDGE-AI-CLOUD
1956年，當斯坦福大學的麥卡錫提出“人工智能”時，他一定沒有想到這個概念會在幾十年后的中國如火如荼。人工智能不僅僅在引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)革命方面被寄予厚望，更是融入到了每個人的日常生活中，并且正在觸發(fā)社會變革。事實上，2020年4月，國家發(fā)改委在確定新基建的3個方面時，在信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施中均提及人工智能，也只不過是把正在發(fā)生的變革明確地告知大眾。
伴隨算力、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人工智能正處于從量變到質(zhì)變的節(jié)點，尤其邊緣端呈現(xiàn)出爆發(fā)式的發(fā)展。Gartner預測，到2025年，至少會有75%的數(shù)據(jù)處理將會在云端或者數(shù)據(jù)中心之外的地方進行。人工智能大潮對于半導體企業(yè)是機遇也是挑戰(zhàn)。和云端不同，邊緣側(cè)對芯片的最主要需求依然回到了性能、成本和功耗這3個芯片永恒的話題，而且必須同時具備，產(chǎn)品才能勝出。此外由于邊緣人工智能產(chǎn)品的開發(fā)周期較短，迭代窗口快速，因此友好的開發(fā)環(huán)境也很關(guān)鍵。
德州儀器（TI）中國區(qū)嵌入式產(chǎn)品系統(tǒng)與應用總監(jiān)Howard Jiang
什么樣的邊緣人工智能系統(tǒng)才是成功的？“精準感知，快速決策，人機協(xié)作，高效節(jié)能，安全可靠”，這是德州儀器（TI）中國區(qū)嵌入式產(chǎn)品系統(tǒng)與應用總監(jiān)Howard Jiang給出的答案。眾所周知，感知、決策及執(zhí)行是邊緣人工智能的3個環(huán)節(jié)，而且隨著邊緣人工智能的發(fā)展，對于嵌入式的感知和決策技術(shù)的要求相比非人工智能更嚴苛、更差異化。
感知——邊緣人工智能的數(shù)據(jù)來源
數(shù)據(jù)是邊緣人工智能的根本，而感知則是數(shù)據(jù)的來源。正如一個人不止需要眼睛來感覺世界，包括耳朵等都是感知自然世界的重要器官，機器同樣需要耳聰目明，各種傳感器隨著技術(shù)發(fā)展應運而生。TI推出的單芯片毫米波雷達，在許多應用場合可以規(guī)避傳統(tǒng)攝像頭的弊端，同時支持系統(tǒng)的多項數(shù)據(jù)融合，使得機器可以更好地獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對目標的精準感知。
利用毫米波雷達的收發(fā)，能夠以極高的精度測量其視野范圍內(nèi)物體以及障礙物的距離和其相對速度。與基于視覺和激光雷達的傳感器相比，毫米波傳感器的一個重要優(yōu)勢是不容易受雨、塵、煙、霧或霜等環(huán)境條件影響。此外，毫米波傳感器可在完全黑暗中或在陽光直射下工作。這些傳感器可直接安裝在無外透鏡、通風口或傳感器表面的塑料外殼后，非常堅固耐用，能滿足防護等級(IP) 69K 標準。
TI的單芯片毫米波雷達通過CMOS制成工藝技術(shù)，實現(xiàn)了傳統(tǒng)雷達所不具備的高性價比優(yōu)勢，同時結(jié)合了ASIC后端處理，可以直接降低BOM成本，減少產(chǎn)品尺寸，并且減少了對于處理器的依賴。基于TI毫米波雷達設(shè)計的產(chǎn)品體積是微型激光雷達測距儀的三分之一，重量是其一半。
更重要的是，除了自動駕駛領(lǐng)域，毫米波雷達還可以應用于更廣闊的工業(yè)及智能家居、智能樓宇、醫(yī)療等領(lǐng)域。比如通過毫米波雷達與空調(diào)的結(jié)合，可以實現(xiàn)風隨人動、目標人體的姿態(tài)感知、自動開關(guān)等多項智能功能。而在其他應用中，如針對機械臂操作員的安全監(jiān)測、物流機器人/無人機避障檢測、老人跌倒等監(jiān)測，毫米波雷達都擁有以往圖像傳感器所不具備的準確、快速感知等優(yōu)勢， 同時滿足許多應用場合的數(shù)據(jù)脫敏要求（可以安裝在臥室、衛(wèi)生間等場合）。
除了毫米波雷達之外，TI還提供了溫度傳感器、DLP?技術(shù)、 ToF等廣泛的產(chǎn)品，從而進一步豐富了機器與人的交互途徑。
決策——邊緣人工智能的大腦
邊緣人工智能設(shè)備需要一個聰明的“大腦”來進行數(shù)據(jù)處理和決策。集成式 SoC 通常是邊緣人工智能中一個不錯的選擇，因為除了容納能夠執(zhí)行深度學習推理的各種處理元件外，SoC還集成許多用于整個嵌入式應用的必要組件。一些集成式SoC 包括顯示、圖形、視頻加速和工業(yè)聯(lián)網(wǎng)功能，使單芯片解決方案的功能不僅限于運行ML/AI。
TI的Jacinto
7系列處理器正是這樣一款高度集成的SoC，芯片內(nèi)部包括高性能計算、深度學習引擎、用于信號和圖像處理的專用加速器，符合功能安全ASIL-D/SIL-3標準。除了高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)之外，處理器還可以應用于機器人、機器視覺、雷達等領(lǐng)域。
集成的專用加速器包括“C7x”新一代DSP內(nèi)核，將 TI 行業(yè)領(lǐng)先的 DSP 和 EVE 內(nèi)核結(jié)合到一起，并添加了矢量浮點計算功能，并支持向后兼容代碼。隨著邊緣人工智能的興起，DSP由于其基于哈佛架構(gòu)，可以顯著提升矩陣運算效率，非常適合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算加速。同時，新增的“MMA”深度學習加速器可在典型工作條件下，以低功率達到8 TOPS的計算性能。
通用內(nèi)核則包括了多核Arm Cortex-A72、Cortex-R5F以及8XE GE8430 GPU等。
Jacinto 7系列的多核異構(gòu)處理器架構(gòu)設(shè)計，可以最大限度地針對任務進行選擇與優(yōu)化，從而實現(xiàn)更好的性能提升及成本控制。另外，TI還將成熟的算法進行硬件化，加之半導體制程的演進，從而實現(xiàn)最佳的性價比和功耗比。比如TI的ISP，可以基于芯片內(nèi)嵌的硬件加速單元自動實現(xiàn)寬動態(tài)調(diào)整、圖像金字塔縮放、立體深度視覺以及密集光流算法加速等等。
Jacinto 7 系列處理器提供了涉及硬件和軟件的全面安全解決方案，這是汽車和工業(yè)市場的重要關(guān)注點。Jacinto 7 系列處理器使用經(jīng)獨立功能安全評估機構(gòu)（如 TüV SüD）認證的硬件開發(fā)流程，針對 ASIL-D 功能進行了系統(tǒng)設(shè)計。而針對如今ADAS數(shù)據(jù)融合所帶來高帶寬多端口的新挑戰(zhàn)，Jacinto 7系列也集成了CSI-2等多路端口，可以保證同多路傳感器互聯(lián)并支持高帶寬數(shù)據(jù)需求。Jacinto 7系列同時集成了PCIe集線器和千兆以太網(wǎng)交換機，可以用于域控制器，從而實現(xiàn)更高水平的集成度。
為了方便用戶進行開發(fā)，TI推出了TI-Edge-AI-Cloud，針對 Jacinto 處理器上 AI 推理的云工具評估并支持許多業(yè)界通用與流行的深度學習框架（包括 TensorFlow Lite、onNX Runtime、OpenGL ES等），幫助輕松編譯和部署模型并加速推理。
除了視覺識別所常用的CNN之外，諸如預測性維護等邊緣人工智能場景需要的RNN，Jacinto 7處理器同樣也提供相應的支持。此外，TI的工業(yè)應用處理器SitaraTM系列，集成了Arm Cortex-A系列內(nèi)核，同樣也可以通過Arm NN實現(xiàn)相對低算力要求的邊緣人工智能應用，諸如工業(yè)應用中的預測性維護等。
從天馬行空到快速落地
除了感知和決策，在執(zhí)行環(huán)節(jié)，TI也有很多處理器、馬達驅(qū)動，還有各種模擬器件，這表明 TI 可以通過廣泛的產(chǎn)品組合為實現(xiàn)邊緣 AI 所需的關(guān)鍵方面提供支持。技術(shù)服務于人，作為一家擁有90年歷史的半導體公司，TI的秘訣即在于不斷研究社會生活的變化，洞察并滿足人們的需求，因之而不斷改變自己。
在TI進入中國的這35年中，曾助力中國客戶一次次實現(xiàn)創(chuàng)新。在人工智能領(lǐng)域，Howard看到中國的發(fā)展在某些地方已經(jīng)走在前面。比如4D成像雷達領(lǐng)域，國外還處在實驗室概念驗證階段，而國內(nèi)車廠已提出量產(chǎn)的具體時間點。同時在智能工業(yè)、機器人、智能家居、醫(yī)療影像分析等市場中，中國客戶也都在積極地進行導入。有時Howard也會用中國客戶采用的創(chuàng)新來激勵他的美國同事們。
TI在做產(chǎn)品定義的時候，會和一些客戶進行深度合作，使創(chuàng)新的需求體現(xiàn)在產(chǎn)品架構(gòu)上，這其中不僅僅是滿足現(xiàn)有的使用，更重要的是共同預見未來的需求。中國客戶豐富的想像力，也使得來自中國的需求可以很快反映到TI下一代產(chǎn)品開發(fā)中，并且面向全球的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)。
三十五年前，TI進入中國，在工業(yè)、消費、通信以及汽車等諸多市場中，同中國本土合作伙伴從零開始，共同創(chuàng)新。而今，隨著以人工智能及邊緣人工智能為代表的新基建項目開始擴展，TI同合作伙伴攜手，再次踏入全新領(lǐng)域，通過品類齊全的模擬和嵌入式處理系列產(chǎn)品、強大的本地制造及研發(fā)能力、遍布全國的產(chǎn)品分銷及銷售網(wǎng)絡(luò)，以解決邊緣人工智能帶來的新挑戰(zhàn)，滿足中國客戶產(chǎn)品設(shè)計的新要求。在TI，有著一批像Howard一樣的杰出工程師，懷著“芯向中國，科創(chuàng)世界”的愿景，努力通過半導體技術(shù)，讓世界變得更加美好。
就在不久前，美的集團廚房和熱水器事業(yè)部同TI共同建立了“感知與交互聯(lián)合實驗室”，旨在幫助美的運用TI的毫米波雷達技術(shù)以及廣泛的模擬和嵌入式處理產(chǎn)品，加速美的廚熱家電應用的開發(fā)。Howard 希望 TI 能夠幫助支持更多像美的這樣的公司將想法變?yōu)楝F(xiàn)實。
