英特爾構(gòu)建智能邊緣技術(shù)能力，助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向高階邁進(jìn)

重慶的一家鋁合金壓鑄廠里，剛剛出產(chǎn)的新品正有序地排放在生產(chǎn)線上，等待著出廠前的質(zhì)量把關(guān)。不同于過往傳統(tǒng)工廠里“生產(chǎn)線上質(zhì)檢忙”的景象，這家采用了智能邊緣計(jì)算新平臺(tái)的工廠，通過計(jì)算機(jī)視覺和人工智能將邊緣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為業(yè)務(wù)洞察力，代替了人工質(zhì)檢，將缺陷的漏檢率，誤檢率降低了80%。

這樣的景象，在現(xiàn)代化的智能工廠里已越來越普遍。今年4月，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與中國信息通信研究院發(fā)布的《工業(yè)智能白皮書》中指出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能分析與決策優(yōu)化，工業(yè)智能是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)釋放賦能價(jià)值的關(guān)鍵要素。

我們正處于第四次工業(yè)革命浪潮中，也正處于自2020開始新一輪的人工智能高潮中，人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，推動(dòng)了智能制造的發(fā)展。智能邊緣，將加速助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向更高階段發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的“摩爾定律”

在剛剛結(jié)束的2020 WAIC世界人工智能大會(huì)上，英特爾中國區(qū)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部首席技術(shù)官兼首席工程師張宇，對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)發(fā)展階段做了一個(gè)有趣的比喻。

“我們認(rèn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷‘互聯(lián)’、‘智能系統(tǒng)’、‘自主系統(tǒng)’三個(gè)階段，我們把這三個(gè)階段比喻成‘工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的摩爾定律’。在‘互聯(lián)階段’，我們利用各種有線、無線的技術(shù)，將數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)中心或者是邊緣計(jì)算的節(jié)點(diǎn)，這是發(fā)展的基礎(chǔ)。在‘智能系統(tǒng)階段’，系統(tǒng)將能夠利用各種時(shí)間制定的規(guī)則，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、過濾，從中發(fā)現(xiàn)一些異常信息并及時(shí)報(bào)警。在‘自主系統(tǒng)階段’，我們利用人工智能的技術(shù)以及IT（信息技術(shù)）、OT（運(yùn)營技術(shù)）融合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自主化管理、學(xué)習(xí)及調(diào)整。這將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最高階段。”張宇表示，“人工智能技術(shù)將在‘智能系統(tǒng)階段’和‘自主系統(tǒng)階段’發(fā)揮重要的作用。”

人工智能運(yùn)用于邊緣的技術(shù)挑戰(zhàn)

據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2020年全球?qū)⒂谐^50%的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)將在邊緣處理。這其中又有大量數(shù)據(jù)需要利用人工智能技術(shù)來處理。然而將人工智能運(yùn)用于邊緣，還面臨著數(shù)據(jù)量大、低延遲、高性能功耗比、應(yīng)用碎片化和開發(fā)成本高等技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。

以智能工廠為例，智能工廠一天可產(chǎn)生萬億字節(jié)量級(jí)的數(shù)據(jù)，對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求已經(jīng)達(dá)到了毫秒級(jí)。處理如此龐大的數(shù)據(jù)量，需要大量的算力支撐，大量的數(shù)據(jù)需要在邊緣進(jìn)行處理。

其次，邊緣設(shè)備很多是嵌入式設(shè)備，以智能工業(yè)攝像機(jī)為例，其整機(jī)功耗大概只有10-15瓦，其中能夠分給人工智能加速芯片的功耗只有兩瓦，這對(duì)芯片提出了更高的性能功耗比要求。

此外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還是一個(gè)碎片化的市場。不同的行業(yè)，不同的工廠，對(duì)應(yīng)用提出了不同的要求。因此算法和應(yīng)用的開發(fā)往往需要定制化。這就造成了軟件開發(fā)的成本在總體成本中所占的比重越來越高。

對(duì)此，張宇指出：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是一個(gè)“邊云協(xié)同”的端到端的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)里很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)需要利用人工智能的技術(shù)來進(jìn)行處理。而人工智能技術(shù)的落地與普及需要科技的不斷創(chuàng)新。

英特爾中國區(qū)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部首席技術(shù)官兼首席工程師張宇在2020 WAIC上發(fā)表主題演講

兩大科技要素、全能組合拳，實(shí)現(xiàn)“從云到端”的智能化部署

推動(dòng)本次人工智能發(fā)展的有兩大科技要素：不斷提升的算力和大量可訓(xùn)練的數(shù)據(jù)。以超算為例，在“摩爾定律”的推動(dòng)下，目前超級(jí)計(jì)算機(jī)每秒鐘浮點(diǎn)運(yùn)算的峰值速度與上世紀(jì)90年代相比，提升了150萬倍；在數(shù)據(jù)方面，如今在ImageNet里包含了超過1400萬張經(jīng)過標(biāo)注的圖片，可幫助開發(fā)人員進(jìn)行深度訓(xùn)練；而在存儲(chǔ)方面，與上世紀(jì)90年代僅有1兆的磁盤相比，當(dāng)下普通移動(dòng)硬盤已具備上T的容量，存儲(chǔ)能力提升超過100萬倍。

作為一家“以數(shù)據(jù)為中心”的公司，英特爾的產(chǎn)品覆蓋了通訊、計(jì)算、存儲(chǔ)的各個(gè)方面，幫助客戶構(gòu)建“從云到端”的智能化部署。

技術(shù)方面，英特爾提供了CPU，集成顯卡GPU，F(xiàn)PGA，以及人工智能加速芯片等不同的產(chǎn)品組合。用戶可以根據(jù)自己對(duì)算力的要求，選擇適合自己的硬件。通訊方面，今年2月，英特爾發(fā)布了針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的一系列硬件和軟件產(chǎn)品，其中包括首款面向無線基站的，基于英特爾架構(gòu)的10納米系統(tǒng)集成芯片（SoC）。存儲(chǔ)方面，英特爾提出了3D XPoint傲騰技術(shù)，把閃存的容量密度提高10倍。英特爾還將主要的閃存生產(chǎn)基地安置在中國的大理，充分體現(xiàn)出對(duì)中國市場的重視。

張宇強(qiáng)調(diào)：“在構(gòu)建智能邊緣技術(shù)方面，我們有系列軟件和硬件產(chǎn)品能夠提供可擴(kuò)展的解決方案。用戶可以利用它去構(gòu)建從智能攝像機(jī)到智能網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)器，智能視頻服務(wù)器不同的產(chǎn)品。英特爾利用產(chǎn)品組合幫助合作伙伴構(gòu)建端到端的具有人工智能的系統(tǒng)，通過AI、5G和智能邊緣的融合，把智能推向新的發(fā)展拐點(diǎn)。”

硬件方面，英特爾在去年年底發(fā)布了第三代Movidius?人工智能加速芯片，能夠?qū)矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的卷積層，全鏈接層，以及激活函數(shù)進(jìn)行全面加速。與前一代芯片相比，相同低功耗下，性能提升了10倍。此外，開發(fā)者還可通過U盤大小的“神經(jīng)計(jì)算棒”，開發(fā)智能門鎖，翻譯筆等人工智能產(chǎn)品。

軟件方面，英特爾提供了開源的OpenVINO?工具包，可對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺方法及深度學(xué)習(xí)方法提供很好的支持。利用OpenVINO?工具包開發(fā)者可以方便地使用英特爾提供的各種硬件資源，去開創(chuàng)設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用。

“英特爾不僅僅是新的技術(shù)提供者，也是新的技術(shù)實(shí)踐者。”張宇說，“英特爾進(jìn)入中國已經(jīng)有35年的時(shí)間，我們?cè)诖筮B的工廠是英特爾在亞洲的第一個(gè)晶圓制造工廠。晶圓的生產(chǎn)是整個(gè)半導(dǎo)體生產(chǎn)的基礎(chǔ)，整個(gè)生產(chǎn)流程包含幾千步工序。我們已開始利用智能邊緣技術(shù)，利用英特爾的處理器、OpenVINO?等工具，以及專門的人工智能算法，去實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地處理每一幅晶圓的圖片，可以將檢測(cè)的效率提升100倍。除此之外，我們還設(shè)計(jì)了一個(gè)基于半監(jiān)督的自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的方法，大大提升了模型訓(xùn)練的精度和效率。正是由于智能邊緣的輔助，我們才能不斷地提升生產(chǎn)效率?！?/p>

英特爾中國區(qū)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部首席技術(shù)官兼首席工程師張宇在2020 WAIC上發(fā)表主題演講

攜手同行，共攀技術(shù)珠峰

雖然將人工智能作用于邊緣的技術(shù)已經(jīng)開始運(yùn)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，但整個(gè)過程才剛剛起步，遠(yuǎn)沒有達(dá)到成熟。張宇將人工智能運(yùn)用于邊緣的發(fā)展比喻成攀登珠穆朗瑪峰：“實(shí)現(xiàn)了邊緣的推理，只是讓我們站在了珠穆朗瑪峰的山腳；實(shí)現(xiàn)了邊緣的訓(xùn)練標(biāo)志著我們能夠站到山腰；而自主學(xué)習(xí)還有些遙不可及，還有很大困難和挑戰(zhàn)。”

但我們也欣喜地看到，業(yè)界已經(jīng)開始做出相應(yīng)的理論準(zhǔn)備，甚至是標(biāo)準(zhǔn)的制定。從ICLR收錄的關(guān)于自主學(xué)習(xí)的滿分作文，到IEEE正在制定的智能邊緣的標(biāo)準(zhǔn)，智能邊緣的發(fā)展需要社會(huì)各界合作伙伴的共同努力。

英特爾長期以來秉承著“水利萬物而不爭”的生態(tài)理念，來推動(dòng)人工智能與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的構(gòu)建。最近英特爾又提出了“RISE”企業(yè)戰(zhàn)略——履責(zé)（Responsible）、包容（Inclusive）、可持續(xù)（Sustainable）、賦能（Enabling）。英特爾希望不斷地進(jìn)行科技創(chuàng)新，通過產(chǎn)業(yè)深度融合，利用英特爾的產(chǎn)品去構(gòu)建具有智能邊緣技術(shù)能力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，為人類創(chuàng)造更多的福祉。

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