1956 年，當斯坦福的麥卡錫提出“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，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，在信息基礎設施、融合基礎設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，產品才能勝出。此外由于邊緣人工智能產品的開發(fā)周期較短，迭代窗口快速，因此友好的開發(fā)環(huán)境也很關鍵。
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”，這是德州儀器中國區(qū)嵌入式產品系統(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的要求相比非人工智能時更嚴苛、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，包括耳朵等都是獲取自然世界的最重要器官，機器同樣需要耳聰目明，各種傳感器隨著技術發(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)避了傳統(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)和對目標的精準感知。
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，實現(xiàn)了傳統(tǒng)雷達所不具備的高性價比優(yōu)勢，同時結合了 ASIC 后端處理，可以直接降低 BOM 成本，減少產品尺寸，并且減少了對于處理器的依賴。基于 TI 毫米波設計產品的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)療等領域。比如通過毫米波雷達與空調的結合，可以實現(xiàn)風隨人動、目標人體的姿態(tài)感知、自動開關等多項智能功能。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、 ToF 等廣泛的產品，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、雷達等領域。
集成的專用加速器包括 “C7x” 新一代 DSP 內核將 TI 行業(yè)領先的 DSP 和 EVE 內核結合到一起，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，可以顯著提升矩陣運算效率，非常適合神經網(wǎng)絡計算加速。同時，新增的 “MMA” 深度學習加速器使在典型工作條件下，以低功率達到 8TOPS 的計算性能。
通用內核則包括了多核 Arm Cortex-A72、Cortex-R5F 以及 8XE GE8430 GPU 等。
Jacinto 7 系列的多核異構處理器架構設計，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下降。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，可以基于芯片內嵌的硬件加速單元自動實現(xiàn)寬動態(tài)調整、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)市場的重要關注點。Jacinto 7 系列處理器使用經獨立功能安全評估機構（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），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 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 Sitara 系列，集成了 Arm Cortex-A 系列內核，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、馬達驅動，還有各種模擬器件，這表明 TI 可以通過廣泛的產品組合為實現(xiàn)邊緣 AI 所需的關鍵方面提供支持。技術服務于人，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。在人工智能領域，Howard 看到中國的發(fā)展在某些地方已經走在前面。比如 4D 成像雷達領域，國外還處在實驗室概念驗證階段，而國內車廠已提出量產的具體時間點。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 在做產品定義的時候，會和一些客戶進行深度合作，使有創(chuàng)新的需求體現(xiàn)在產品架構上，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 下一代產品開發(fā)中，并且面向全球的創(chuàng)新產業(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，再次踏入全新領域，通過品類齊全的模擬和嵌入式處理系列產品、強大的本地制造及研發(fā)能力、遍布全國的產品分銷及銷售網(wǎng)絡，以解決邊緣人工智能帶來的新挑戰(zhàn)，滿足中國客戶產品設計的新要求。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，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 的毫米波雷達技術以及廣泛的模擬和嵌入式處理產品，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。
