《電子技術(shù)應(yīng)用》
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淺談邊緣AI領(lǐng)域中的傳感器面臨的挑戰(zhàn)

2022-12-23
來(lái)源:意法半導(dǎo)體中國(guó)
關(guān)鍵詞: AI 嵌入式系統(tǒng) 傳感器

  在過(guò)去20年里,,我們的技術(shù)交互方式發(fā)生了天翻地覆的變化,。如今,,各式各樣的智能設(shè)備能幫助我們感知環(huán)境,、處理信息并采取行動(dòng),。這就是我們所說(shuō)的“Onlife時(shí)代”,,一個(gè)通過(guò)融合不同設(shè)備,、內(nèi)容與物質(zhì)世界來(lái)提供終端用戶(hù)體驗(yàn)的時(shí)代,。Onlife時(shí)代的標(biāo)志是什么,?是邊緣智能處理由外到內(nèi)的轉(zhuǎn)變,;是對(duì)無(wú)縫數(shù)字生活體驗(yàn)的承諾。在當(dāng)時(shí),,在標(biāo)準(zhǔn)封裝的MEMS傳感器中內(nèi)置可編程內(nèi)核的想法非常超前?,F(xiàn)如今,邊緣AI領(lǐng)域中的傳感器正在應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn),,力求將智能處理單元集成在一小塊硅片中,,在不同特性之間實(shí)現(xiàn)理想平衡。首先,,在不影響處理能力的情況下,,實(shí)現(xiàn)微瓦級(jí)的功率預(yù)期。其次,,采用成熟傳感器技術(shù)架構(gòu)無(wú)中斷解決方案的有限物理處理和內(nèi)存存儲(chǔ),。最后,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供具備兼容性和靈活性的傳感器,,為數(shù)百萬(wàn)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員提供開(kāi)放式解決方案,。

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  現(xiàn)在,所有這一切都已成為現(xiàn)實(shí)——意法半導(dǎo)體在MEMS傳感器中嵌入了可編程內(nèi)核,,成功滿(mǎn)足了各類(lèi)市場(chǎng)需求,。在這之中發(fā)揮重要作用的,是ISPU——智能傳感器處理單元,。   ISPU以專(zhuān)有數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ),,C語(yǔ)言編程,在超低功率硬件電路中采用CMOS技術(shù),,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)混合精度AI運(yùn)算,。這種簡(jiǎn)化的指令集處理器允許量化的AI傳感器支持全精度到一位精度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),從慣性數(shù)據(jù)中獲得充分的活動(dòng)識(shí)別和異常檢測(cè)精度,。

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  工業(yè)人工智能的新趨勢(shì)是在傳感器中運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)算法的能力,,而非使用微控制器。為此,,意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)了一款商業(yè)產(chǎn)品ISM330IS,,能夠運(yùn)行工業(yè)市場(chǎng)上流行的復(fù)雜應(yīng)用程序。其優(yōu)化型超低功耗硬件電路(用于算法實(shí)時(shí)執(zhí)行)屬于無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的先進(jìn)功能,,涵蓋從小型設(shè)備/附件到工業(yè)5.0企業(yè)解決方案的完整范圍,,包括異常檢測(cè)、資產(chǎn)跟蹤、工廠自動(dòng)化等,。這款裝配了ISPU的新設(shè)備令處理復(fù)雜情況的工業(yè)應(yīng)用程序進(jìn)入到一個(gè)全新的維度,。例如,在24小時(shí)控制的情況下,,系統(tǒng)可能需要快速響應(yīng),,但由于能量通過(guò)電池提供,因此功率預(yù)算相對(duì)緊張,,此時(shí)就需要借助ISM330IS的力量,。ISM330IS可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的異常檢測(cè)算法,對(duì)受到電源和空間限制的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)(如機(jī)器臂和一般設(shè)備的改造),。

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  新版NanoEdge AI Studio擴(kuò)展了其產(chǎn)品范圍,,除了STM32 MCU產(chǎn)品組合之外,同時(shí)支持ISPU MEMS傳感器,。NanoEdge AI Studio庫(kù)可在ISM330ISN ISPU上免費(fèi)使用,。如此一來(lái),ISPU就能輕松成為優(yōu)化版的異常檢測(cè)解決方案,,在現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)真實(shí)的行為,,而無(wú)需重新訓(xùn)練。

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  下表列出了在ISPU中運(yùn)行算法時(shí)可用的庫(kù)和功耗示例,。

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