作者：Arm 架構(gòu)與技術(shù)部安全設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)總監(jiān) David Maidment

從今年四月德國(guó) embedded world 展會(huì)上的主題就不難看出，邊緣人工智能 (AI) 及物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)于 AI 應(yīng)用程序的持續(xù)發(fā)展成為了熱議話題。

目前的互連設(shè)備總量已達(dá)到數(shù)十億，其中許多都具有先進(jìn) AI 計(jì)算的需求，這一數(shù)字預(yù)計(jì)到 2030 年將翻倍，達(dá)到 300 億[1]。與此同時(shí)，AI 推理也將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)（該推理是指利用經(jīng)訓(xùn)練的模型對(duì)新的現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)或決策的過(guò)程），這將導(dǎo)致數(shù)十億個(gè)獨(dú)立端側(cè)設(shè)備上處理的個(gè)人數(shù)據(jù)量達(dá)到前所未有的量級(jí)，而每個(gè)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)都需要被保護(hù)。

雖然存在計(jì)算和安全性的挑戰(zhàn)，但整個(gè)技術(shù)行業(yè)已達(dá)成共識(shí) —— 盡可能在邊緣（設(shè)備）或本地服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這將為企業(yè)和用戶(hù)帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)：

更低延遲：邊緣 AI 減少了一切都要在云端處理的需求，這對(duì)于汽車(chē)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等安全優(yōu)先型的應(yīng)用而言尤為重要，因?yàn)橛?jì)算處理的延遲可能會(huì)導(dǎo)致潛在的毀滅性后果。

更高可靠性：邊緣 AI 消除或減少了對(duì)集中式云端往返連接的依賴(lài)。

更低成本：在保持高帶寬連接的前提下，在云端與邊緣側(cè)間來(lái)回傳輸大量數(shù)據(jù)的成本，要比直接在邊緣側(cè)處理少量數(shù)據(jù)更高。

更高隱私性：邊緣 AI 意味著個(gè)人數(shù)據(jù)可以保留在設(shè)備上，能更好地對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)者進(jìn)行管控。

更強(qiáng)安全性：邊緣 AI 代表著對(duì)云端的擴(kuò)展，而在邊緣設(shè)備的整個(gè)生命周期內(nèi)，必須確保遵守新出臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)法規(guī)，例如 EU-CRA、NIST 和 UK-PSTI 法案。

為了滿(mǎn)足大規(guī)模部署 AI 的需求，邊緣計(jì)算必需不斷發(fā)展。而“邊緣計(jì)算的持續(xù)發(fā)展”促進(jìn)了對(duì)硬件和軟件異構(gòu)性、順暢開(kāi)發(fā)和規(guī)?；踩匀矫娴男枨蟆＿@三方面又將為重要的計(jì)算趨勢(shì)提供支持，從而使整個(gè)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)受益，包括“與云類(lèi)似”的開(kāi)發(fā)方法、模塊化軟件、廣泛的協(xié)作，以及消除不必要的碎片化風(fēng)險(xiǎn)。

邊緣側(cè)的硬件和軟件異構(gòu)性

邊緣 AI 的計(jì)算要求會(huì)因不同用例而異。有些應(yīng)用程序經(jīng)過(guò)調(diào)式以實(shí)現(xiàn)最低功耗，例如延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間，而其他應(yīng)用程序則需要大量的計(jì)算來(lái)支持密集型工作負(fù)載。積極采納底層硬件和軟件工作負(fù)載的異構(gòu)性至關(guān)重要。Arm 架構(gòu)作為全球最多樣化、普及性最高和安全性的代表，被廣泛應(yīng)用于各種邊緣設(shè)備和不同用例中，可說(shuō)是硬件異構(gòu)性的基礎(chǔ)。這對(duì)開(kāi)發(fā)者而言尤為重要，因?yàn)閼?yīng)用程序能夠訪問(wèn)盡可能廣泛的硬件是他們所希望的。此外，這還能支持開(kāi)發(fā)者針對(duì)特定的 AI 用例選出最佳解決方案。

擁抱這種異構(gòu)性就需要模塊化軟件，以便盡可能跨不同供應(yīng)商的不同硬件平臺(tái)進(jìn)行無(wú)縫運(yùn)行。目前面臨的挑戰(zhàn)在于，在很多情況下，互連設(shè)備都帶有各供應(yīng)商特有的定制軟件層，而這些軟件層在長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的部署過(guò)程中需要持續(xù)進(jìn)行維護(hù)和更新。這種特定供應(yīng)商的做法會(huì)導(dǎo)致高昂的管理成本，并帶來(lái)安全漏洞。通過(guò)采用模塊化軟件，供應(yīng)商可以專(zhuān)注于差異化和增值，并通過(guò)重復(fù)使用標(biāo)準(zhǔn)軟件組件（例如主流操作系統(tǒng)和底層固件）來(lái)優(yōu)化設(shè)備維護(hù)成本。

順暢開(kāi)發(fā)

盡可能復(fù)用軟件是邊緣 AI 順暢開(kāi)發(fā)的一大關(guān)鍵。無(wú)需從頭開(kāi)始為單個(gè)互連設(shè)備創(chuàng)建新軟件，取而代之的是，在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中復(fù)用軟件，從而加快服務(wù)的部署和擴(kuò)展。這種方式是 SOAFEE 項(xiàng)目的一個(gè)主要目標(biāo)，SOAFEE 是由 Arm 牽頭發(fā)起且由行業(yè)主導(dǎo)的協(xié)作項(xiàng)目，它涵蓋了整個(gè)汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)和價(jià)值鏈，旨在為大規(guī)模軟件復(fù)用提供基于標(biāo)準(zhǔn)的一致性框架。雖然針對(duì)的是汽車(chē)行業(yè)，但軟件定義汽車(chē) (SDV) 本質(zhì)上是面向互連的邊緣設(shè)備，通過(guò)軟件的無(wú)線更新 (OTA)，進(jìn)行關(guān)鍵功能和應(yīng)用程序的迭代更新。因此，SOAFEE 積累的經(jīng)驗(yàn)可以廣泛應(yīng)用于各種互連的邊緣設(shè)備。

順暢開(kāi)發(fā)的另一大關(guān)鍵是采用“與云類(lèi)似”的新方法，旨在打破傳統(tǒng)的線性嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程。那些流程通常是孤立的，針對(duì)特定設(shè)備，并且僅在硬件可用時(shí)方能啟動(dòng)。

“與云類(lèi)似”的開(kāi)發(fā)方法使得軟件能夠在云端開(kāi)發(fā)并集成到 CI/CD 工作流中，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)構(gòu)建、測(cè)試和驗(yàn)證。因此，開(kāi)發(fā)者可以在硬件就緒前，提前在虛擬平臺(tái)上啟動(dòng)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)工作，并采用更靈活的方法實(shí)現(xiàn)部署和增強(qiáng)功能。由此助力開(kāi)發(fā)者提高效率、簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

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