ADI人工智能MCU 讓邊緣智能更高效
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隨著(zhù)5G技術(shù)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò )邊緣端數據逐漸由地理上分布廣泛的移動(dòng)終端和IoT設備所創(chuàng )建，這些在網(wǎng)絡(luò )邊緣生成的數據比大型云數據中心生成的數據還要多。與此同時(shí)，得益于摩爾定律的突破，人工智能的發(fā)展再次迎來(lái)新的高潮，大眾耳熟能詳的無(wú)人駕駛、智慧醫療、智能家居等理念，都是AI發(fā)展的延伸。
因此結合邊緣設備、數據和人工智能的邊緣智能的出現便順理成章了，邊緣智能不僅可以滿(mǎn)足大眾在日常生活中對智能設備的高服務(wù)質(zhì)量，還能打破傳統云計算對網(wǎng)絡(luò )環(huán)境和數據安全的限制。2023年，邊緣智能早已進(jìn)入人們的視線(xiàn)。
邊緣+智能
2023年1月6日，ADI（亞德諾半導體）發(fā)布適用于邊緣智能領(lǐng)域的MCU新品——集成邊緣AI加速器的低功耗雙核微控制器MAX7800X系列。
邊緣智能的“邊緣”逐漸已經(jīng)成為人體感官的延伸，比如各種溫度傳感器、加速度傳感器、聲學(xué)傳感器等等，這些傳感器聯(lián)系了我們所處的真實(shí)的物理世界和看不見(jiàn)摸不著(zhù)的數字世界，構成一組組邊緣節點(diǎn)。
得益于AI強大的計算能力，AI技術(shù)在工業(yè)、醫療、消費類(lèi)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應用。比如，工業(yè)攝像頭可以通過(guò)AI技術(shù)識別分類(lèi)不同等級的產(chǎn)品；將AI技術(shù)用在時(shí)間序列分析上，可以對多個(gè)人體生命體征信號諸如心電、PPG、生物電阻抗等進(jìn)行分析監測并提出初步的診療指導意見(jiàn)；具備AI功能的消費類(lèi)產(chǎn)品可以根據使用者的指示或者自身的機器視覺(jué)開(kāi)展工作，比如我們可以通過(guò)語(yǔ)音操控掃地機器人，而掃地機器人則可以借助AI來(lái)規劃自身的行進(jìn)路線(xiàn)。
根據預測，2025年將有75%的數據產(chǎn)生在邊緣側進(jìn)行處理，因此邊緣AI可以在許多方面大顯身手。針對智能邊緣，ADI也始終致力于在現實(shí)世界與數字世界之間架起橋梁，以實(shí)現智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng )新。
MCU，全稱(chēng)為“Microcontroller Unit”，也就是微控制單元。微控制器在電子系統里起到的是至關(guān)重要的作用，它可以按照一定的程序對系統其它部件起到控制的作用，也可以收集外界或者內部的一些數據作出處理、計算和決策，是當之無(wú)愧的電子系統“大腦”。近兩年，伴隨物聯(lián)網(wǎng)、云計算與人工智能的快速發(fā)展，微控制器在更多的更新的領(lǐng)域也有了新的突破，比如說(shuō)智能家居、智能電網(wǎng)、現代農業(yè)、輔助診斷等等。
據介紹，ADI的MCU產(chǎn)品根據功能應用主要分為三類(lèi)：低功耗MCU、安全MCU，人工智能MCU。ADI的人工智能MCU，其特色就是可以將AI推理從云端推向邊緣端，從而助力電池供電的人工智能和物聯(lián)網(wǎng)設備，比如說(shuō)智能家居、人臉打卡、語(yǔ)音控制等等。
邊緣AI作為在設備本地端執行的AI，通常需要使用電池供電，因此需要在系統功耗、計算速度和設備成本之間取得一個(gè)比較好的平衡。針對邊緣AI提出的新要求，ADI的邊緣AI解決方案MAX7800X系列就應運而生了。
這個(gè)系列產(chǎn)品具備特殊的架構，由兩個(gè)微控制器內核（ARM Cortex M4F和RISC-V）和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（CNN）加速器構成。這一架構針對邊緣進(jìn)行了高度優(yōu)化，數據的加載和啟動(dòng)由微控制器內核負責，而AI推理由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )加速器專(zhuān)門(mén)負責。打個(gè)不恰當的比喻，對于A(yíng)I處理而言，MAX7800X的兩個(gè)微控制器內核就相當于專(zhuān)門(mén)負責買(mǎi)菜的媽媽?zhuān)矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )加速器則相當于專(zhuān)門(mén)做菜的爸爸。
此外，微控制器內核負責完成加載和啟動(dòng)之后就不需要任何操作了，因此功耗很低，只要使用電池就可以給整個(gè)系統供電。借助于這種兩個(gè)硬件的分工合作，MAX7800X系列一不需要聯(lián)網(wǎng)，二支持電池供電，其完美地滿(mǎn)足了邊緣AI的要求，是AIoT應用的理想產(chǎn)品。
目前ADI的邊緣AI解決方案MA7800X系列主要有兩款人工智能MCU，MAX78000和MAX78002，這二者都是基于A(yíng)rm Cortex-M4F和RISC-V的低功耗微處理器，搭載專(zhuān)用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )加速器執行AI推理。MAX78000可支持多達3.5M的模型權重，MAX78002則支持多達16M的模型權重。如果把AI看成一個(gè)工作的大腦，那么模型權重就相當于這個(gè)大腦里儲存的知識。因此，MAX78002和MAX78000相比，不僅可以做到圖像的識別，還可以進(jìn)行復雜的視頻分析。
ADI低功耗MCU升級消費&工業(yè)
近年來(lái)，隨著(zhù)消費類(lèi)和工業(yè)應用向高端發(fā)展，用戶(hù)往往會(huì )傾向于將更多的微控制器整合到系統當中。這些微控制器包括負責應用邏輯與控制的MCU、負責傳感器數據集中的MCU、以及負責藍牙連接的MCU等。同時(shí)，系統還需要具備獨立的電源管理芯片為這些MCU供電。但是，由于應用的復雜度越來(lái)越高、產(chǎn)品尺寸越來(lái)越小、續航要求越來(lái)越長(cháng)，傳統的多芯片方案往往難以滿(mǎn)足設計需求。針對這些痛點(diǎn)，ADI的低功耗微控制器憑借單一芯片就集成了傳統上多片微控制器才具備的功能，也內置了電源管理模塊。
ADI的MAX32675低功耗微控制器在工業(yè)上可用做工業(yè)流量計，用于監測各種流體，如污水、原有、自來(lái)水等。而MAX32672在工業(yè)上可用在光學(xué)式氣體探測儀上，基于光學(xué)原理進(jìn)行氣體測量。
除了工業(yè)應用，ADI的低功耗微控制器也可以用在消費類(lèi)應用中。例如MAX32650用在可穿戴智能手表；MAX32660可用在TWS耳機中和掃地機器人的激光雷達模塊；MAX32666用在可穿戴的心電T恤作為醫療輔助設備中；MAX32680則可以用在血糖儀產(chǎn)品中。
可以看出ADI的MCU產(chǎn)品類(lèi)型豐富，低功耗、安全、智能的特性使得下游產(chǎn)品設計更加具有優(yōu)勢，在2023年我們期待看到ADI在邊緣智能上更大的亮點(diǎn)。
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