| huozm32831 |
2021-02-01 20:12 |
近年来，人工智能（AI）与物联网（IoT）是电子信息行业最热门的话题之一。物联网和人工智能都是新一代信息技术的重要组成部分，是未来的发展趋势，两者必将渗透到各行各业，那么嵌入式的前景如何？与之相关的嵌入式系统中的AI芯片，又有哪些发展趋势？
01
嵌入式人工智能物联网广泛应用
AIoT（人工智能物联网）=AI（人工智能）+IoT（物联网）。AIoT融合AI技术和IoT技术，通过物联网产生、收集海量的数据存储与云端、边缘端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化。
企业网D1Net总结了 AI嵌入式物联网设备的经典案例：
1、交通管理
交通是城市地区的一个现实问题，人们始终需要有效的交通管理来避免拥堵。现在，使用无人机可以有效地管理实时交通，无人机可以监控大面积的区域并传输交通数据，然后使用人工智能来进行分析，以做出最终决策，如可以在没有人工干预的情况下调整交通信号灯。
2、自动驾驶汽车
特斯拉的自动驾驶汽车是最好的例子。在安装的传感器和人工智能的帮助下，该车能够通过确定周围环境的状况来做出类似人类的决定。例如，他们可以通过确定最佳车速、天气和路况，来做出有效的决策。
3、智能家居
当智能家居通过物联网将所有设备连接了起来，这些设备就具有了在人工智能的帮助下做出智能决策的能力。智能家居通过赋予我们远程控制设备的能力，能够使我们的生活变得更加轻松。
4、人体传感器
由于工作繁忙，时不时地去看医生进行定期检查对很大一部分人来说也是困难的，但是这个问题也可以通过健身跟踪器等可穿戴设备来解决，这些设备将有助于跟踪血糖水平、心跳、胆固醇水平等，从而有助于健康管理。建筑公司也可以使用这些传感器来检测工人的姿势，以避免在工作时受到任何伤害。
5、制造业机器人
制造业也在制造过程中使用了机器人，这些机器人只不过是另一种形式的人工智能嵌入式物联网设备。它们将有助于通过节省加工时间和成本来提高制造工艺。一个例子是眼镜制造商通过使用机器人来制造高精度的镜片。
7、零售分析
零售店可以用来管理员工。通过使用传感器和人工智能，就可以观察到进入商店的人及其在店内的移动，以估计他们到达收银台所需的时间，然后相应地增加或减少柜台人员，以提高生产率。捕获的数据也可以在将来用于确定高峰时间，并提前制定管理策略。
8、智能建筑
物联网和人工智能的另一个交叉领域是智能办公楼。不仅是住宅，整个建筑也可以安装AIoT，以提高运营效率和管理成本。这些设备可以检测人员的存在，并相应地调整温度，或者在没有人的情况下关闭设备，从而降低成本。也可以有其他设备来帮助检测火灾或建筑物中可能发生的其他故障。
AIoT技术的应用，需要在不断革新AI和IoT技术的同时，首先解决数据采集的问题。这就需要嵌入式工程师开发相关硬件。此外，传输层中硬件模组如WiFi等的设计，都需要嵌入式相关技术。
02
嵌入式技术的机遇与挑战
嵌入式资讯精选指出，进入21世纪以来，随着大数据和深度神经网络等技术的飞速发展，人工智能在语音分析、计算机视觉以及自然语言处理等方面取得巨大突破，并应用于智慧城市、智慧家庭和工业制造等领域，正逐步改变着社会的运行模式和人们的生活方式。北京大学教授林金龙认为，人工智能产业为嵌入式技术带来新机遇的同时，也对嵌入式技术提出新的挑战。
嵌入式系统40多年的发展过程经历了控制器、实时系统和复杂系统三个阶段。每经历一个阶段，嵌入式系统技术都会出现一次飞跃。例如，以智能移动终端为代表的复杂嵌入式系统，它在提升处理器性能、降低系统能耗、增加操作系统的复杂度、改善应用软件开发环境等方面均有显著的进步。
但另一方面，人工智能的特殊性也对嵌入式技术提出了新的挑战。嵌入式人工智能系统对强大计算能力的需求以及多样化的应用场景，必然带来一些新的问题，而解决这些新问题，将为嵌入式系统技术的发展提供又一次机遇。
第一，深度神经网络对计算能力和资源有很高的需求，必然导致系统功耗的增加。平衡计算性能与能耗，依靠有限的计算能力和存储资源，发挥神经网络的功能并保证其准确性，是一个巨大的挑战。
第二，支持深度神经网络加速的处理器通常是集成多种体系结构的复杂SoC，这给操作系统、开发环境和应用软件的开发带来一定挑战。
第三，在一些场景中，多个智能设备需要与边缘端设备甚至云端协同运作。如何在边缘端和设备端之间动态进行任务调度，以及实现设备之间的任务协同，同样带来不小的挑战。
第四，智能设备具有自学习和执行能力，一旦被攻击，将导致更为严重的安全威胁。智能嵌入式系统的传感、数据、学习方法等都是易被攻击的对象，对此类攻击的防范是系统面临的安全挑战。
机遇总是伴随着挑战，而新的问题终将会被解决。面向嵌入式智能系统的高性能、低功耗处理器，面向嵌入式系统的轻量级神经网络，以及针对系统的安全策略和方案已经逐渐出现。
03
嵌入式系统中的AI芯片
背靠云计算的“算力”，IoT带来的“大数据”和超智慧AI的“算法”，三大要素汇集到AI芯片，将成为新一代嵌入式系统的灵魂。针对嵌入式系统开发高效低耗AI芯片，尤其是SoC型的AI芯片将继续是2021年处理器芯片设计的热点。
据嵌入式系统展观点，嵌入式AI市场选择何种AI芯片，不仅要看芯片本身，更要看软件和生态环境。目前，GPU在通用AI训练上占据优势，而SoC在嵌入式端侧推理上更为常见，国产芯片这个领域有一定优势，2021年将有更多的SoC AI芯片进入市场。
开发者生态一直是国产MCU的短板，发展自己的生态系统是国产MCU走出价格竞争漩涡，走向世界市场的阳光之路。随着国产软件和操作系统的崛起，中国走出疫情恢复正常的生产生活，国际产业界看好中国MCU企业发展势头，2021年将是国产MCU生态建设红红火火的一年。
在国内，不仅行业巨头率先布局 嵌入式人工智能物联网芯片，初创公司的势头也不容小觑。成立于2019年 的思澈科技，位于上海张江高科技园区，团队成员均来自于美国、中国的一线半导体设计企业，包括Marvell、Broadcom、Amazon、锐迪科、联发科。
思澈科技主要从事嵌入式人工智能物联网平台相关芯片的设计与应用开发，产品面向为了物联网传感器的数据采集、处理、以及边缘人工智能推断处理，以满足AIoT场景下边缘计算对算力、能效比、成本、实时性、数据安全性的综合要求，具体应用包括智能穿戴、医疗健康设备、智能家居、智能终端、工业仪器仪表、智能楼宇等。
在错综复杂的2021年，传统嵌入式与物联网产业面临巨大的挑战。从芯片-模组-板卡-软件-设备-系统的整个产业链每个环节均应该提升自身的价值，创新与标准是有力武器。打造IoT与AI标准，建立和互联网巨头的互信通道，探索与大象共舞之道是2021年嵌入式与物联网产业界应该思考与行动的课题。 |
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