算力邊緣化是大勢(shì)所趨，元器件需要做到哪些？

在 ADI（Analog Devices，亞德諾半導(dǎo)體）的官網(wǎng)，我們看到公司介紹中包含這樣一段話(huà)，“我們以無(wú)與倫比的檢測(cè)、測(cè)量和連接技術(shù)架起現(xiàn)實(shí)與數(shù)字的智慧橋梁，讓我們的客戶(hù)了解周?chē)氖澜??！弊屑?xì)琢磨，我們?nèi)缃窳⒅疽獙?shí)現(xiàn)的萬(wàn)物互聯(lián)不正是如此。因此，當(dāng)我們和 ADI 有側(cè)重的探討物聯(lián)網(wǎng)中的邊緣計(jì)算時(shí)，我們的受訪(fǎng)人 ADI 中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)擴(kuò)展總監(jiān) Peter 王翔不僅對(duì)所提的問(wèn)題侃侃而談，并在此過(guò)程中穿插著 ADI 對(duì)于邊緣計(jì)算深刻的理解。

ADI 中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)擴(kuò)展總監(jiān) Peter 王翔

他在回答問(wèn)題過(guò)程中，對(duì)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)和技術(shù)有很細(xì)致的分析：

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算技術(shù)在朝兩個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)是朝著集中式方向發(fā)展的中心計(jì)算，如云計(jì)算；另一個(gè)是計(jì)算行為向系統(tǒng)的邊緣擴(kuò)展，即邊緣計(jì)算。在計(jì)算技術(shù)發(fā)展的初期，中心計(jì)算獲得了極大的關(guān)注，云計(jì)算取得了迅猛的發(fā)展，給產(chǎn)業(yè)界帶來(lái)了深刻的變革，比如 IT 基礎(chǔ)設(shè)施云化減少了企業(yè)的投資建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本。但云計(jì)算需要高速網(wǎng)絡(luò)帶寬的支持，另外，處于邊緣的設(shè)備對(duì)于計(jì)算的響應(yīng)要求越來(lái)越高，低延遲和高流量的計(jì)算負(fù)載壓力使得這種集中式的計(jì)算處理模式在實(shí)際使用中越來(lái)越受限。因此，有必要在系統(tǒng)邊緣讓設(shè)備具備處理、存儲(chǔ)等能力，提升系統(tǒng)的性能和可靠性，減輕中央服務(wù)器負(fù)載 ---- 通過(guò)提高端側(cè)的智能化從而有效的利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源、提升全網(wǎng)和全系統(tǒng)的智能化水平。于是發(fā)展邊緣計(jì)算受到了越來(lái)越多的關(guān)注。據(jù) IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來(lái)將有超過(guò) 50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲(chǔ)存。

輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接決定了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能的計(jì)算結(jié)果，因此是至關(guān)重要的。這些輸入數(shù)據(jù)來(lái)自于邊緣計(jì)算的結(jié)果，所以能夠按需提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)是對(duì)邊緣計(jì)算的基本要求。

邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)來(lái)源于前端的傳感器。傳感器將采集自現(xiàn)實(shí)世界的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換提供給邊緣計(jì)算，因此傳感器是數(shù)據(jù)的源頭；可以這么說(shuō)，來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)質(zhì)量決定了邊緣計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量。

由于邊緣計(jì)算跟邊緣側(cè)的硬件裝置往往結(jié)合在一起，計(jì)算的能力和效率往往也跟硬件相關(guān)。因此，當(dāng)我們談到邊緣計(jì)算時(shí)是很難把軟件和硬件分開(kāi)的。

王翔認(rèn)為邊緣計(jì)算不是云計(jì)算的革命者，而是對(duì)云計(jì)算很好的補(bǔ)充，有著相輔相成的關(guān)系。他表示：“云計(jì)算是對(duì)數(shù)據(jù)的集中處理，所有的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)均在數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)。而邊緣計(jì)算是由具備計(jì)算能力和數(shù)據(jù)分析能力的網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上承擔(dān)部分計(jì)算任務(wù)，大大降低了數(shù)據(jù)中心的計(jì)算負(fù)荷，同時(shí)通過(guò)減少數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力?！?/p>

“邊緣計(jì)算猶如人類(lèi)的神經(jīng)末梢，云計(jì)算猶如人類(lèi)的大腦，兩者共生共存。邊緣計(jì)算由于所處物理位置的特點(diǎn)，可以更多地關(guān)注及時(shí)數(shù)據(jù)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況做出及時(shí)響應(yīng)。云計(jì)算則更多關(guān)注大數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)邊緣側(cè)傳上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行分析、預(yù)判。當(dāng)然，根據(jù)不同場(chǎng)景的需要，邊緣計(jì)算和云計(jì)算之間可以就計(jì)算任務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的分配?！?王翔進(jìn)一步講到。

邊緣計(jì)算起源于傳媒行業(yè)，通過(guò)就近提供端服務(wù)的方式來(lái)提高信息傳播效果。而“邊緣計(jì)算”這個(gè)詞匯也不是新詞，早在 2003 年就被提出。王翔指出：“邊緣計(jì)算不是一個(gè)新的概念，但算力邊緣化是將來(lái)的趨勢(shì)。”

他舉例說(shuō)：“無(wú)人飛機(jī)、無(wú)人駕駛汽車(chē)、生產(chǎn)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等應(yīng)用都將是邊緣計(jì)算發(fā)展的推手。此外，從實(shí)現(xiàn)最高可信度的決策來(lái)看，邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)了在從物理到數(shù)字轉(zhuǎn)換的地方進(jìn)行決策。以工業(yè)控制領(lǐng)域?yàn)槔?，傳統(tǒng)上安全終端始于工業(yè)控制系統(tǒng)安全框架中的網(wǎng)關(guān)、PLC 乃至服務(wù)器。在信號(hào)鏈中將安全終端進(jìn)一步向下擴(kuò)展，其前景非常有吸引力，因?yàn)檫@使得基于該數(shù)據(jù)的決策具有更高的可信度。在信號(hào)鏈中越早建立身份和完整性，就可以在驅(qū)動(dòng)決策的數(shù)據(jù)中建立更高的信任和可信度?！?/p>

ADI 是全球領(lǐng)先的高性能模擬技術(shù)公司，服務(wù)著數(shù)十萬(wàn)的客戶(hù)。王翔表示：“ADI 的技術(shù)使得我們客戶(hù)的傳感器產(chǎn)品能夠提供業(yè)界高質(zhì)量水準(zhǔn)的數(shù)據(jù)?！?/p>

“我們針對(duì)某些市場(chǎng)迫切需要的應(yīng)用通過(guò)提供‘硬件+軟件+算法’的系統(tǒng)級(jí)的解決方案，向客戶(hù)輸送邊緣計(jì)算的能力，幫助客戶(hù)縮短產(chǎn)品化的時(shí)間、更好地滿(mǎn)足最終客戶(hù)的需求、加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。以基于 ADcmXL3021 的振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊產(chǎn)品為例，ADI 提供了包括傳感器、信號(hào)處理、軟件算法以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整解決方案，非常簡(jiǎn)單易用為客戶(hù)用于提供高質(zhì)量機(jī)器健康數(shù)據(jù)，以便最大限度地延長(zhǎng)機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)間并提高效率。ADI 還將憑借基于條件的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域深厚的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)繼續(xù)努力提高智能水平，以便進(jìn)一步優(yōu)化 CBM 解決方案?！彼诮榻B中說(shuō)到。

通過(guò)王翔的介紹我們了解到，ADI 在邊緣計(jì)算的解決方案主要聚焦在基于 MEMS 傳感器、高精度光學(xué)傳感器等工業(yè)級(jí)高性能器件，針對(duì)智能工廠(chǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、新能源、電池管理、無(wú)人駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療和三維成像等對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量要求很高的市場(chǎng)，結(jié)合 ADI 對(duì)垂直領(lǐng)域的深度了解，提供適用的解決方案。

王翔舉例說(shuō)：“高精度、高集成、低功耗、安全是工業(yè)領(lǐng)域里比較共性的需求，但不同的領(lǐng)域根據(jù)不同的使用場(chǎng)景仍然有著不同的需求，比如在機(jī)器健康主動(dòng)維護(hù)的場(chǎng)景里要求采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)含有時(shí)間戳以方便后臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；安裝在電力輸電線(xiàn)上的裝置不僅要求免維護(hù)，還要求在高壓的環(huán)境下無(wú)線(xiàn)傳輸不能丟包；電池的梯次利用要求能夠?qū)蝹€(gè)電芯的充放電性能進(jìn)行快速測(cè)試；對(duì)煙感的要求就是免誤報(bào)；遠(yuǎn)程醫(yī)療要求數(shù)據(jù)具有高度的可重復(fù)性和準(zhǔn)確率等等?！?/p>

王翔強(qiáng)調(diào)，ADI 的產(chǎn)品以及解決方案能夠同時(shí)滿(mǎn)足邊緣計(jì)算所要求的高性能、低功耗和安全特性。

針對(duì)產(chǎn)品高性能：

ADI 的 MEMS 傳感器具有體積小、精度高、易于安裝的特點(diǎn)，在很多方面可以取代傳統(tǒng)的壓電傳感器，從而大幅度減小了傳感裝置的體積，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。ADI 高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器和線(xiàn)性產(chǎn)品組成的信號(hào)調(diào)理電路可以最大程度地去除噪聲，高保真地將來(lái)自現(xiàn)實(shí)世界的模擬信息轉(zhuǎn)換成虛擬世界的數(shù)字信息，為后續(xù)的信號(hào)處理提供最真實(shí)的原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。ADI 源自凌力爾特的高性能的電源器件使得低功耗、小體積成為可能。ADI 的具有 99.999%的高可靠性 SmartMesh 無(wú)線(xiàn)傳輸可以確保在嚴(yán)酷的環(huán)境下的數(shù)據(jù)的可靠傳輸。由此可以構(gòu)成高可靠的邊緣側(cè)硬件裝置；再加上基于對(duì)垂直領(lǐng)域深入理解而開(kāi)發(fā)的軟件算法，可以向客戶(hù)提供業(yè)界最適用的邊緣計(jì)算方案，使得客戶(hù)以最快的速度具備向市場(chǎng)提供邊緣計(jì)算整體方案的能力。

針對(duì)產(chǎn)品低功耗：

ADI 用于邊緣設(shè)備的眾多傳感器和信號(hào)調(diào)理電路具備優(yōu)秀的低功耗特性，以業(yè)界應(yīng)用非常廣泛的 3 軸 MEMS 加速度計(jì) ADXL362 為例，其超低功耗特性使得其輸出數(shù)據(jù)速率為 100 Hz 時(shí)功耗低于 2 μA，在運(yùn)動(dòng)觸發(fā)喚醒模式下功耗為 270 nA（MEMS 加速度計(jì)測(cè)量靜態(tài)或動(dòng)態(tài)加速力），這樣可以大大延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。此外，針對(duì)很多邊緣設(shè)備供電局限性，ADI 公司提供包括溫差發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、壓電發(fā)電以及磁場(chǎng)發(fā)電等全面的能量采集解決方案，有效避免了部分邊緣終端設(shè)備鋪設(shè)電力或更換電池的巨大成本。例如：基于 LTC3108 的溫差發(fā)電解決方案可以在 10 度溫差時(shí)產(chǎn)生 60 微安的電流、200 微瓦的功率；ADP5091/ADP5092 是一款應(yīng)用廣泛的智能集成式能量采集納米電源管理解決方案,可轉(zhuǎn)換來(lái)自 PV 電池或熱電發(fā)生器的直流電源。

針對(duì)產(chǎn)品安全：

ADI 在擴(kuò)展安全終端方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，ADI 的傳統(tǒng)市場(chǎng)空間位于物理終端，即將現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并生成數(shù)據(jù)的地方。這使 ADI 有機(jī)會(huì)通過(guò)在信號(hào)鏈中更早地提供身份和完整性來(lái)建立可信數(shù)據(jù)，并構(gòu)建安全終端的全新定義。

“ADI 一直密切跟蹤行業(yè)的發(fā)展，對(duì)邊緣計(jì)算也不例外。我們的市場(chǎng)人員每天跟我們的客戶(hù)都有深入的交流，針對(duì)我們關(guān)注的如無(wú)人駕駛、新能源汽車(chē)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè) 4.0、新一代連接等領(lǐng)域進(jìn)行深入挖掘和探索，力爭(zhēng)給我們的客戶(hù)帶去新的價(jià)值，和我們的客戶(hù)共同成長(zhǎng)?！?王翔最后說(shuō)。