ADI人工智能MCU 讓邊緣智能更高效

隨著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(shù)據(jù)逐漸由地理上分布廣泛的移動(dòng)終端和IoT設(shè)備所創(chuàng)建，這些在網(wǎng)絡(luò)邊緣生成的數(shù)據(jù)比大型云數(shù)據(jù)中心生成的數(shù)據(jù)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)展再次迎來新的高潮，大眾耳熟能詳?shù)臒o人駕駛、智慧醫(yī)療、智能家居等理念，都是AI發(fā)展的延伸。

因此結(jié)合邊緣設(shè)備、數(shù)據(jù)和人工智能的邊緣智能的出現(xiàn)便順理成章了，邊緣智能不僅可以滿足大眾在日常生活中對智能設(shè)備的高服務(wù)質(zhì)量，還能打破傳統(tǒng)云計(jì)算對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和數(shù)據(jù)安全的限制。2023年，邊緣智能早已進(jìn)入人們的視線。

邊緣+智能

2023年1月6日，ADI（亞德諾半導(dǎo)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摸不著的數(shù)字世界，構(gòu)成一組組邊緣節(jié)點(diǎn)。

       得益于AI強(qiáng)大的計(jì)算能力，AI技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療、消費(fèi)類等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。比如，工業(yè)攝像頭可以通過AI技術(shù)識別分類不同等級的產(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(jiān)測并提出初步的診療指導(dǎo)意見；具備AI功能的消費(fèi)類產(chǎn)品可以根據(jù)使用者的指示或者自身的機(jī)器視覺開展工作，比如我們可以通過語音操控掃地機(jī)器人，而掃地機(jī)器人則可以借助AI來規(guī)劃自身的行進(jìn)路線。

       根據(jù)預(yù)測，2025年將有75%的數(shù)據(jù)產(chǎn)生在邊緣側(cè)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(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實(shí)現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。

ADI微控制器+AI

MCU，全稱為“Microcontroller Unit”，也就是微控制單元。微控制器在電子系統(tǒng)里起到的是至關(guān)重要的作用，它可以按照一定的程序?qū)ο到y(tǒng)其它部件起到控制的作用，也可以收集外界或者內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)作出處理、計(jì)算和決策，是當(dāng)之無愧的電子系統(tǒng)“大腦”。近兩年，伴隨物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)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，比如說智能家居、智能電網(wǎng)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、輔助診斷等等。

據(jù)介紹，ADI的MCU產(chǎn)品根據(jù)功能應(yīng)用主要分為三類：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(shè)備，比如說智能家居、人臉打卡、語音控制等等。

邊緣AI作為在設(shè)備本地端執(zhí)行的AI，通常需要使用電池供電，因此需要在系統(tǒng)功耗、計(jì)算速度和設(shè)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(yīng)運(yùn)而生了。

這個(gè)系列產(chǎn)品具備特殊的架構(gòu)，由兩個(gè)微控制器內(nèi)核（ARM Cortex M4F和RISC-V）和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）加速器構(gòu)成。這一架構(gòu)針對邊緣進(jìn)行了高度優(yōu)化，數(shù)據(jù)的加載和啟動(dòng)由微控制器內(nèi)核負(fù)責(zé)，而AI推理由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器專門負(fù)責(zé)。打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔?，對于AI處理而言，MAX7800X的兩個(gè)微控制器內(nèi)核就相當(dāng)于專門負(fù)責(zé)買菜的媽媽，而卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器則相當(dāng)于專門做菜的爸爸。

此外，微控制器內(nèi)核負(fù)責(zé)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(tǒng)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，其完美地滿足了邊緣AI的要求，是AIoT應(yīng)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Arm Cortex-M4F和RISC-V的低功耗微處理器，搭載專用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器執(zhí)行AI推理。MAX78000可支持多達(dá)3.5M的模型權(quán)重，MAX78002則支持多達(dá)16M的模型權(quán)重。如果把AI看成一個(gè)工作的大腦，那么模型權(quán)重就相當(dāng)于這個(gè)大腦里儲(chǔ)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(fù)雜的視頻分析。

ADI低功耗MCU升級消費(fèi)&工業(yè)

近年來，隨著消費(fèi)類和工業(yè)應(yīng)用向高端發(fā)展，用戶往往會(huì)傾向于將更多的微控制器整合到系統(tǒng)當(dāng)中。這些微控制器包括負(fù)責(zé)應(yīng)用邏輯與控制的MCU、負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)集中的MCU、以及負(fù)責(zé)藍(lán)牙連接的MCU等。同時(shí)，系統(tǒng)還需要具備獨(dú)立的電源管理芯片為這些MCU供電。但是，由于應(yīng)用的復(fù)雜度越來越高、產(chǎn)品尺寸越來越小、續(xù)航要求越來越長，傳統(tǒng)的多芯片方案往往難以滿足設(shè)計(jì)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(tǒng)上多片微控制器才具備的功能，也內(nèi)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(jì)，用于監(jiān)測各種流體，如污水、原有、自來水等。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(yīng)用，ADI的低功耗微控制器也可以用在消費(fèi)類應(yīng)用中。例如MAX32650用在可穿戴智能手表；MAX32660可用在TWS耳機(jī)中和掃地機(jī)器人的激光雷達(dá)模塊；MAX32666用在可穿戴的心電T恤作為醫(yī)療輔助設(shè)備中；MAX32680則可以用在血糖儀產(chǎn)品中。

可以看出ADI的MCU產(chǎn)品類型豐富，低功耗、安全、智能的特性使得下游產(chǎn)品設(shè)計(jì)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)。