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打通物联网运算的“微循环”

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数据并非每次都需要“绕道”云端才能分析,既有时延又消耗带宽,于是物与数据之间也出现了一种信号传输,就是边缘计算。

作者:高飞 来源:科技行者 2018年3月7日

关键字:物联网 边缘计算 高通 人工智能

科技行者 3月7日 北京消息(文/高飞):对于人体环境来说,微循环相当于血液和组织之间的信号传输。反观物联网环境也一样,在万物智能时代,数据并非每次都需要“绕道”云端才能分析,既有时延又消耗带宽,于是物与数据之间也出现了一种信号传输,就是边缘计算。

Guggenheim证券公司分析师Robert Cihra曾在一篇58页的评论文章中这样描述边缘计算,The era of the “fat” cloud and the thin smartphone is yielding to one of fatter phones and “edge” computing(“丰富的”云时代以及“单一的”智能手机时代正在让位给边缘计算和“更多元化的”智能手机)。边缘计算,指的是在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台,它就近提供智能互联服务,满足行业在数字化变革过程中对业务实时、业务智能、数据聚合与互操作、安全与隐私保护等方面的关键需求。

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MWC期间,高通产品管理副总裁Seshu Madhavapeddy针对科技行者的采访回答,也道出了边缘计算的价值:“边缘计算以及边缘人工智能的重要性正与日俱增。因为边缘计算具备诸多优势,在边缘执行训练好的神经网络可以使终端在最短时间内进行推断并采取行动。”他举例,支持人工计算的微波炉能在紧急情况下做出判断并自动停止加热,以免牛奶煮沸溢出,这时候,如果将神经网络放在云端运行,由于时延和带宽的挑战,微波炉可能将无法及时停止加热。

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高通产品管理副总裁Seshu Madhavapeddy

应对物联网的多样性

谈到边缘计算之余,Seshu Madhavapeddy强调了物联网的发展脉络:“物联网产品的挑战在于,它的应用并不是单一的,而是多种多样的,需要更加多样化的解决方案来满足不同需求。”

而高通深耕物联网领域多年,目前每天出货的物联网芯片已经超过了100万片。基于连接、计算、安全等技术领域的持续研发和深厚积累,高通针对物联网打造了五大系列产品解决方案,分别是:移动SoC、应用SoC、LTE SoC、连接SoC和蓝牙SoC。从价格来看,产品也分得很细,从100美元以上的高端产品到1美元的芯片组都有覆盖。

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高通五大物联网产品解决方案

第一个产品系列是移动SoC。它一方面保留了高通为智能手机打造的芯片性能;另一方面为了适应物联网的需求,做了相应的软硬件调整和改动,特别是在软件层面上。它可以帮助高通的客户打造兼具强劲计算性能和4G LTE连接的物联网产品。

移动SoC系列拥有很多耳熟能详的高通芯片平台,包括高端产品线的骁龙800系列,以及一些层级较低的产品线骁龙600、400和200系列。

第二个产品系列是应用SoC,这是高通专门面向物联网打造的产品系列。应用SoC与移动SoC的最大区别在于,前者并不支持4G LTE蜂窝连接。

众所周知,家庭环境的物联网产品,大都只需要支持Wi-Fi连接,不太需要4G LTE的连接能力。而通过减少对蜂窝技术的支持,高通可以优化应用SoC的成本。CES2018期间,高通推出的两款分别基于SDA624和SDA212的家居中枢平台就属于这个系列,它们由高通和谷歌联手打造,集成Google Android Things软件系统,支持包括触摸屏、摄像头以及像Google Assistant这样的家居中枢产品和应用。

Seshu Madhavapeddy介绍,家居中枢(Home Hub)平台可以帮助客户和合作伙伴打造家庭使用的智能终端,比如智能助手类产品、温度调节器、安全类产品,甚至智能冰箱。“针对SDA624和SDA212平台,高通也提供系统级模组以及参考设计解决方案,并且在硬件的平台上对Android Things的软件系统进行优化。这样的优化和集成使我们的客户能够快速地针对智能家居的不同需求打造家居中枢产品。”目前,哈曼和联想分别与高通合作,宣布采用高通家居中枢平台开发家居产品。

第三个产品系列是LTE SoC。它支持面向物联网的4G LTE连接,譬如NB-IoT和e-MTC。高通此前推出的MDM9206物联网芯片就隶属于这个产品系列。LTE SoC系列除支持LTE蜂窝连接外,还可利用其内置的ARM Cortex M系统微型控制器支持一定的计算性能。此系列非常适合智慧城市的应用。

第四个产品系列即连接SoC,与LTE SoC相比,这个系列仅内嵌了MCU,因此计算性能有限;在连接方面,这个系列也不支持4G LTE,仅支持Wi-Fi、蓝牙及802.15.4连接。MWC2018期间,高通又宣布推出两款物联网相关平台——基于QCA4020和QCA4024系统级芯片,其中的QCA4020平台就属于连接SoC系列。

QCA4020和QCA4024平台具备很强的安全特性,同时还集成了M4微型控制器,可运行实时操作系统。同时,高通还和亚马逊、微软合作,在芯片的M4微型控制器中集成了他们的云平台SDK。采用这两款平台,高通的客户可以为家居打造成本较低、但仍然具备智能特性并集成云平台的产品。

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基于高通QCA4020和QCA4024的系统平台,以加强物联网的互操作性

第五个系列是蓝牙SoC,它的结构简单,拥有微型控制器,在连接方面仅支持蓝牙无线连接。上文提到的QCA4024平台就属于蓝牙SoC系列。QCA4024平台也支持基于802.15.4的技术规范。

“我们之所以打造了5个物联网SoC产品系列,是因为不同的垂直物联网领域对于SoC的性能、连接、成本和安全需求都各不相同。”Seshu Madhavapeddy解释道,假如一个产品有较重的计算任务需求,那么就适合移动SoC或应用SoC系列,例如像安防摄像头的客户可能更倾向选择应用SoC,因为安防摄像头需要强大的处理能力用于影像处理和深度学习;如果只需要用于远程监测用水情况的传感器,那LTE SoC足以解决问题;如果只需要打造简单的家用设备,如智能微波炉,那采用连接SoC就可以了。“一切都取决于具体的应用和客户需求。”

打造物联网的独特性

“高通不仅布局SoC芯片产品,也在软件进行了大量投入”,Seshu Madhavapeddy介绍,高通在物联网边缘计算领域打造了五类软件解决方案:语音交互、传感器处理、摄像头影像处理、媒体内容处理、深度学习。

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高通物联网五大软件解决方案

语音交互界面方面,对于物联网产品而言,通过语音与用户进行互动并接受用户指令的能力越来越受重视,而高通的所有物联网软硬件平台都支持语音交互界面,包括上文所述的SDA624、SDA212、QCA4020和QCA4024;传感器处理方面,Seshu Madhavapeddy认为,对于物联网终端而言,能够从多个传感器接受信息、进行处理并采取相应行动,是非常重要的。

Seshu Madhavapeddy重点谈到“深度学习解决方案”:“在面向物联网的投入中这可能是最重要的一个领域”。得益于人工智能技术,物联网终端正变得更加智能,高通通过深度学习神经网络来支持一些独特的物联网用例,比如安防摄像头的人脸识别功能,高通QCA4020可以实现的应用之一是侦测房间中的人数,如果将QCA4020应用于智能温度控制器,那么控制器就能根据房间内的人数来调节空调的温度。

当然,物联网产品制造商需要考虑成本和性能之间的平衡,更智能的终端意味着更高的成本,但同时,更智能的终端也意味着更高的产品价格。譬如,一个烟雾报警器的定价可能是10美元,但如果制造商通过更先进的技术使它更加智能、更加互联、并支持语音用户界面功能、同时使它变成Wi-Fi网状网络的一个节点,那么这个产品就可以定价到100美元。这也从侧面反应了,更多制造商倾向于选择在设备中采用更先进的技术,从而加入越来越多的边缘计算能力,因为这使他们在产品定价上获得优势,同时,智能的物联网终端无疑将给消费者带来更大的价值。因此,“除了无线连接技术外,目前物联网领域对于终端的边缘计算和人工智能支持都有着强劲需求”。

“随着物联网技术的发展,用户对于更强大的边缘计算功能的需求越来越多,以应对摄像头处理、语音用户界面、媒体内容处理、人工智能及传感器处理等诸多使用场景,这就是为什么我们的客户对像应用SoC和移动SoC这样更复杂的平台有了强大的需求。” Seshu  Madhavapeddy如是说。

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高通针对物联网边缘计算的产品解决方案

“通过大量投入和产业整体发展,生活中的常用设备正变为物联网终端,同时它们也正变为智能终端,通过其计算能力来解决真正的问题。”Seshu Madhavapeddy总结道,高通不仅投入打造芯片组和硬件平台,也在打造相应的软件和算法,同时还专注于人工智能生态系统伙伴合作,以解决物联网的复杂需求。 


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