?邊緣運算將成主流 仍面臨運算能耗、存儲器頻寬等挑戰(zhàn)

由于傳感器將產(chǎn)生太多數(shù)據(jù)，難以都傳到云端處理，因此邊緣運算正在成為主流趨勢。

根據(jù)Semiconductor Engineering報導(dǎo)，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的最初構(gòu)想是，簡單的傳感器會將原始數(shù)據(jù)傳送到云端，透過1個或多個閘道器進行處理。這些閘道器可能位于公司、住宅、工廠，甚至連網(wǎng)車內(nèi)。但日益明顯的是要處理的數(shù)據(jù)太多，這種方法實不可行。

三星電子(Samsung Electronics)負責HBM行銷的Tien Shiah表示，1臺PC每天將產(chǎn)生90MB的數(shù)據(jù)。1輛自駕車每天產(chǎn)生4TB，連網(wǎng)飛機則為50TB。其中大部分為無用數(shù)據(jù)。

預(yù)處理若在本地完成，則僅需在云端處理更少數(shù)據(jù)，就能以更低成本和更少功率實現(xiàn)更好的效能，從而實現(xiàn)自駕車、無人機甚至機器人所需的快速反應(yīng)。這些都是邊緣運算突然獲得如此多關(guān)注的原因。它讓運算任務(wù)更接近數(shù)據(jù)源，就自駕車來說，最終運算可能在會傳感器本身進行。

這對人工智能(AI)、機器學(xué)習(xí)(ML)和深度學(xué)習(xí)(DL)應(yīng)用也很重要。AI/ML/DL的關(guān)鍵是能在本地設(shè)備上進行推論，從而提高安全性和性能。然而，推論的更大問題是存儲器吞吐量。Rambus產(chǎn)品管理高級總監(jiān)Frank Ferro表示，存儲器再次成為瓶頸。許多正在出現(xiàn)的應(yīng)用，無論是AI或ADAS，都需要更高的存儲器頻寬。

此外，這些應(yīng)用大多是由電池供電，或須在高度受限的電源預(yù)算內(nèi)生存，而開發(fā)這類設(shè)備的難度開始變得更具挑戰(zhàn)性。

邊緣運算最大問題之一是它是一種轉(zhuǎn)型技術(shù)，會隨著發(fā)展而被定義。目前實際上仍無法訂購能支援特定IoT設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施和運算要求組合的專用邊緣運算產(chǎn)品。

NVIDIA于3月底宣布與安謀(ARM)合作，將NVIDIA Deep Learning加速器架構(gòu)與ARM的Project Trillium機器學(xué)習(xí)平臺整合，讓芯片制造商可輕易將機器學(xué)習(xí)功能添加到IoT設(shè)備。英特爾在2月亦推出14款新的Xeon處理器。

英特爾(Intel)和NVIDIA/ARM產(chǎn)品都能在靠近端點的地方增加更多處理能力，但這兩種產(chǎn)品都不是將數(shù)據(jù)傳回云端的理想選擇。ZK Research首席分析師Zeus Kerravala表示，NVIDIA與ARM的伙伴關(guān)系，以及英特爾宣布的邊緣處理器都是為需要增加處理能力的設(shè)備、閘道器等而設(shè)計的基礎(chǔ)產(chǎn)品。

家庭IoT市場最終可能會超過IIoT，但IIoT正在設(shè)定步伐和議程。市場研調(diào)機構(gòu)IHS Markit分析師Julian Watson表示，對具有邊緣運算能力的IoT閘道器的需求正在成長。需求主要來自3個特定領(lǐng)域：為未直接連到網(wǎng)路的低功耗節(jié)點，如基于低功耗藍牙(BLE)或Zigbee的傳感器提供橋接；過濾流量，決定應(yīng)在邊緣處理哪些數(shù)據(jù)以及需將哪些數(shù)據(jù)發(fā)送到云端；管理這些邊緣設(shè)備的安全性。

IHS Markit執(zhí)行董事Michael Howard則認為，IoT/邊緣閘道器至少應(yīng)能做到以下幾點：1.透過對重復(fù)數(shù)據(jù)進行整合，縮小來自IoT設(shè)備的原始數(shù)據(jù)量。2.將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為上游應(yīng)用程式可讀取的格式。3.具備能判斷將獲得何種數(shù)據(jù)及來自哪種設(shè)備的上游應(yīng)用程式。4.包含如何組織數(shù)據(jù)并對其進行優(yōu)化的相關(guān)資訊。

Howard表示，閘道器若無法將原始數(shù)據(jù)細化為緊湊且實用的數(shù)據(jù)就向上游推送，只會浪費時間和頻寬。處理必須在數(shù)據(jù)發(fā)生的地方完成，最好不止一次。

所有主要系統(tǒng)供應(yīng)商都渴望進入市場，但對閘道器的需求正在成長。此問題比從幾個傳感器收集溫度數(shù)據(jù)更復(fù)雜。特別是在IIoT中，每個垂直市場傳統(tǒng)的SCADA和其他自動化系統(tǒng)通常都是封閉、專有的，對新通訊技術(shù)不友好，并且不可能快速擺脫。

ARM執(zhí)行長Simon Segars表示，現(xiàn)在有這么多的下一件大事(Next Big Thing)將發(fā)生，很難判斷要從哪里著手。新的通訊協(xié)議，無論是5G、LoRA、NBIoT等新技術(shù)，都需要半導(dǎo)體設(shè)備的大量創(chuàng)新。目前AI正在驅(qū)動云端芯片。在邊緣則是推論正在推動設(shè)計的創(chuàng)新。