（全球TMT2021年11月24日訊）什么樣的邊緣人工智能系統(tǒng)才是成功的？“精準(zhǔn)感知，快速?zèng)Q策，人機(jī)協(xié)作，高效節(jié)能，安全可靠”，這是德州儀器（TI）中國(guó)區(qū)嵌入式產(chǎn)品系統(tǒng)與應(yīng)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(gè)環(huán)節(jié)，而且隨著邊緣人工智能的發(fā)展，對(duì)于嵌入式的感知和決策技術(shù)的要求相比非人工智能更嚴(yán)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?jiǎng)t是數(shù)據(jù)的來源。正如一個(gè)人不止需要眼睛來感覺世界，包括耳朵等都是感知自然世界的重要器官，機(jī)器同樣需要耳聰目明，各種傳感器隨著技術(shù)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。TI推出的單芯片毫米波雷達(dá)，在許多應(yīng)用場(chǎng)合可以規(guī)避傳統(tǒng)攝像頭的弊端，同時(shí)支持系統(tǒng)的多項(xiàng)數(shù)據(jù)融合，使得機(jī)器可以更好地獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精準(zhǔn)感知。

利用毫米波雷達(dá)的收發(fā)，能夠以極高的精度測(cè)量其視野范圍內(nèi)物體以及障礙物的距離和其相對(duì)速度。與基于視覺和激光雷達(dá)的傳感器相比，毫米波傳感器的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)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(fēng)口或傳感器表面的塑料外殼后，非常堅(jiān)固耐用，能滿足防護(hù)等級(jí)(IP) 69K 標(biāo)準(zhǔn)。

TI的單芯片毫米波雷達(dá)通過CMOS制成工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)雷達(dá)所不具備的高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，同時(shí)結(jié)合了ASIC后端處理，可以直接降低BOM成本，減少產(chǎn)品尺寸，并且減少了對(duì)于處理器的依賴?；赥I毫米波雷達(dá)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品體積是微型激光雷達(dá)測(cè)距儀的三分之一，重量是其一半。

更重要的是，除了自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，毫米波雷達(dá)還可以應(yīng)用于更廣闊的工業(yè)及智能家居、智能樓宇、醫(yī)療等領(lǐng)域。比如通過毫米波雷達(dá)與空調(diào)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)隨人動(dòng)、目標(biāo)人體的姿態(tài)感知、自動(dòng)開關(guān)等多項(xiàng)智能功能。而在其他應(yīng)用中，如針對(duì)機(jī)械臂操作員的安全監(jiān)測(cè)、物流機(jī)器人/無人機(jī)避障檢測(cè)、老人跌倒等監(jiān)測(cè)，毫米波雷達(dá)都擁有以往圖像傳感器所不具備的準(zhǔn)確、快速感知等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)滿足許多應(yīng)用場(chǎng)合的數(shù)據(jù)脫敏要求（可以安裝在臥室、衛(wèi)生間等場(chǎng)合）。

除了毫米波雷達(dá)之外，TI還提供了溫度傳感器、DLP^?技術(shù)、 ToF等廣泛的產(chǎn)品，從而進(jìn)一步豐富了機(jī)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(shè)備需要一個(gè)聰明的“大腦”來進(jìn)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(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)槌巳菁{能夠執(zhí)行深度學(xué)習(xí)推理的各種處理元件外，SoC還集成許多用于整個(gè)嵌入式應(yīng)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(yùn)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(nèi)部包括高性能計(jì)算、深度學(xué)習(xí)引擎、用于信號(hào)和圖像處理的專用加速器，符合功能安全ASIL-D/SIL-3標(biāo)準(zhǔn)。除了高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)之外，處理器還可以應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)器視覺、雷達(dá)等領(lǐng)域。

集成的專用加速器包括“C7x”新一代DSP內(nèi)核，將 TI 行業(yè)領(lǐng)先的 DSP 和 EVE 內(nèi)核結(jié)合到一起，并添加了矢量浮點(diǎn)計(jì)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(gòu)，可以顯著提升矩陣運(yùn)算效率，非常適合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算加速。同時(shí)，新增的“MMA”深度學(xué)習(xí)加速器可在典型工作條件下，以低功率達(dá)到8 TOPS的計(jì)算性能。

通用內(nèi)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(gòu)處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)，可以最大限度地針對(duì)任務(wù)進(jìn)行選擇與優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)更好的性能提升及成本控制。另外，TI還將成熟的算法進(jìn)行硬件化，加之半導(dǎo)體制程的演進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比和功耗比。比如TI的ISP，可以基于芯片內(nèi)嵌的硬件加速單元自動(dòng)實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)調(diào)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(chǎng)的重要關(guān)注點(diǎn)。Jacinto 7 系列處理器使用經(jīng)獨(dú)立功能安全評(píng)估機(jī)構(gòu)（如 TüV SüD）認(rèn)證的硬件開發(fā)流程，針對(duì) ASIL-D 功能進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而針對(duì)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(shí)集成了PCIe集線器和千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，可以用于域控制器，從而實(shí)現(xiàn)更高水平的集成度。

為了方便用戶進(jìn)行開發(fā)，TI推出了TI-Edge-AI-Cloud，針對(duì) Jacinto 處理器上 AI 推理的云工具評(píng)估并支持許多業(yè)界通用與流行的深度學(xué)習(xí)框架（包括 TensorFlow Lite、ONNX Runtime、OpenGL ES等），幫助輕松編譯和部署模型并加速推理。

除了視覺識(shí)別所常用的CNN之外，諸如預(yù)測(cè)性維護(hù)等邊緣人工智能場(chǎng)景需要的RNN，Jacinto 7處理器同樣也提供相應(yīng)的支持。此外，TI的工業(yè)應(yīng)用處理器Sitara^TM系列，集成了Arm Cortex-A系列內(nèi)核，同樣也可以通過Arm NN實(shí)現(xiàn)相對(duì)低算力要求的邊緣人工智能應(yīng)用，諸如工業(yè)應(yīng)用中的預(yù)測(cè)性維護(hù)等。