姓 名：王嘉良? ? ? ? ? ?學(xué) 號(hào)：20181213882? ? ? ? ? ? ?學(xué) 院：廣研院

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【嵌牛導(dǎo)讀】：所謂嵌入式人工智能，就是設(shè)備無(wú)須聯(lián)網(wǎng)通過(guò)云端數(shù)據(jù)中心進(jìn)行大規(guī)模計(jì)算去實(shí)現(xiàn)人工智能，而是在本地計(jì)算，在不聯(lián)網(wǎng)的情況下就可以做實(shí)時(shí)的環(huán)境感知、人機(jī)交互、決策控制。那么嵌入式人工智能的發(fā)展趨勢(shì)你知道嗎？

【嵌牛鼻子】：嵌入式、人工智能

【嵌牛提問(wèn)】：嵌入式人工智能的的發(fā)展趨勢(shì)是什么？

【嵌牛內(nèi)容】

嵌入式系統(tǒng)開啟人工智能的歷史進(jìn)程

　　人工智能與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系，可用蘇軾《題西林壁》的詩(shī)句來(lái)形容，即“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同。不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”。長(zhǎng)期以來(lái)，形形色色的人工智能就在我的周圍，我們卻視而不見。為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？則要從兩個(gè)領(lǐng)域的人工智能說(shuō)起。

　　所說(shuō)的人工智能，就是以人工方式實(shí)現(xiàn)人類智力的替代。人類智力有“思維”與“行為”兩種方式。“思維”是大腦的獨(dú)立思考，“行為”是人類個(gè)體與客觀世界的交互狀態(tài)，除了思考還要有對(duì)外部世界的感知與控制。AlphaGo屬于前者，它與李世石、柯潔對(duì)決，還要有代理人將它的思維能力轉(zhuǎn)化成對(duì)決的下棋行為。實(shí)現(xiàn)人工智能的行為方式，則非嵌入式系統(tǒng)莫屬。對(duì)此，人工智能領(lǐng)域人士，普遍將這兩種人工智能定義成“強(qiáng)人工智能”與“弱人工智能”。

　　AlphaGo之父哈薩比斯在劍橋大學(xué)演講中則用“通用人工智能”與“狹義人工智能”來(lái)區(qū)分?？傊?，所有專家都認(rèn)可具有行為能力的“弱人工智能”。

　　具有行為能力的“弱人工智能”就是智能化工具，即MCU基礎(chǔ)上的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，已有40多年歷史。無(wú)怪乎約翰?麥卡錫這位50年代提出人工智能概念的學(xué)者，感嘆于我們?nèi)粘Ｉ钪忻刻於荚谑褂萌斯ぶ悄埽г褂凇耙坏┮粯訓(xùn)|西用人工智能實(shí)現(xiàn)了，人們就不再叫它人工智能了”。

　　可以驕傲地說(shuō)，單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)開啟了人工智能的歷史進(jìn)程，我們所做的一切都是人工智能的那些事兒。

嵌入式人工智能的的發(fā)展趨勢(shì)

　　1、嵌入式人工智能于各行業(yè)垂直領(lǐng)域應(yīng)用具有巨大的潛力

　　嵌入式人工智能市場(chǎng)在零售、交通運(yùn)輸和自動(dòng)化、制造業(yè)及農(nóng)業(yè)等各行業(yè)垂直領(lǐng)域具有巨大的潛力。而驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)的主要因素，是嵌入式人工智能技術(shù)在各種終端用戶垂直領(lǐng)域的應(yīng)用數(shù)量不斷增加，尤其是改善對(duì)終端消費(fèi)者服務(wù)。當(dāng)然嵌入式人工智能市場(chǎng)要起來(lái)也受到IT基礎(chǔ)設(shè)施完善、智能手機(jī)及智能穿戴式設(shè)備的普及。其中，以自然語(yǔ)言處理（NLP）應(yīng)用市場(chǎng)占嵌入式人工智能市場(chǎng)很大部分。隨著自然語(yǔ)言處理的技術(shù)不斷精進(jìn)而驅(qū)動(dòng)消費(fèi)者服務(wù)的成長(zhǎng)，還有：汽車信息通訊娛樂(lè)系統(tǒng)、嵌入式人工智能機(jī)器人及支持嵌入式人工智能的智能手機(jī)等領(lǐng)域。

　　2、嵌入式人工智能導(dǎo)入醫(yī)療保健行業(yè)維持高速成長(zhǎng)

　　由于醫(yī)療保健行業(yè)大量使用大數(shù)據(jù)及嵌入式人工智能，進(jìn)而精準(zhǔn)改善疾病診斷、醫(yī)療人員與患者之間人力的不平衡、降低醫(yī)療成本、促進(jìn)跨行業(yè)合作關(guān)系。此外嵌入式人工智能還廣泛應(yīng)用于臨床試驗(yàn)、大型醫(yī)療計(jì)劃、醫(yī)療咨詢與宣傳推廣和銷售開發(fā)。嵌入式人工智能導(dǎo)入醫(yī)療保健行業(yè)從2016年到2022年維持很高成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)從2016年的6.671億美元達(dá)到2022年的79.888億美元年均復(fù)合增長(zhǎng)率為52.68％。

　　3、嵌入式人工智能取代屏幕成為新UI / UX接口

　　過(guò)去從PC到手機(jī)時(shí)代以來(lái)，用戶接口都是透過(guò)屏幕或鍵盤來(lái)互動(dòng)。隨著智能喇叭（Smart Speaker）、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）與自動(dòng)駕駛車系統(tǒng)陸續(xù)進(jìn)入人類生活環(huán)境，加速在不需要屏幕的情況下，人們也能夠很輕松自在與運(yùn)算系統(tǒng)溝通。這表示著嵌入式人工智能透過(guò)自然語(yǔ)言處理與機(jī)器學(xué)習(xí)讓技術(shù)變得更為直觀，也變得較易操控，未來(lái)將可以取代屏幕在用戶接口與用戶體驗(yàn)的地位。嵌入式人工智能除了在企業(yè)后端扮演重要角色外，在技術(shù)接口也可承擔(dān)更復(fù)雜角色。例如：使用視覺(jué)圖形的自動(dòng)駕駛車，透過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)翻譯，也就是說(shuō)，嵌入式人工智能讓接口變得更為簡(jiǎn)單且更有智能，也因此設(shè)定了未來(lái)互動(dòng)的高標(biāo)準(zhǔn)模式。

　????4、未來(lái)手機(jī)芯片一定內(nèi)建嵌入式人工智能運(yùn)算核心

　　現(xiàn)階段主流的ARM架構(gòu)處理器速度不夠快，若要進(jìn)行大量的圖像運(yùn)算仍嫌不足，所以未來(lái)的手機(jī)芯片一定會(huì)內(nèi)建嵌入式人工智能運(yùn)算核心。正如，蘋果將3D感測(cè)技術(shù)帶入iPhone之后，Android陣營(yíng)智能手機(jī)將在明年（2017）跟進(jìn)導(dǎo)入3D感測(cè)相關(guān)應(yīng)用。

　　5、嵌入式人工智能芯片關(guān)鍵在于成功整合軟硬件

　　嵌入式人工智能芯片的核心是半導(dǎo)體及算法。嵌入式人工智能硬件主要是要求更快指令周期與低功耗，包括GPU、DSP、ASIC、FPGA和神經(jīng)元芯片，且須與深度學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，而成功相結(jié)合的關(guān)鍵在于先進(jìn)的封裝技術(shù)。總體來(lái)說(shuō)GPU比FPGA快，而在功率效能方面FPGA比GPU好，所以嵌入式人工智能硬件選擇就看產(chǎn)品供貨商的需求考慮而定。例如，蘋果的Face ID臉部辨識(shí)就是3D深度感測(cè)芯片加上神經(jīng)引擎運(yùn)算功能，整合高達(dá)8個(gè)組件進(jìn)行分析，分別是紅外線鏡頭、泛光感應(yīng)組件、距離傳感器、環(huán)境光傳感器、前端相機(jī)、點(diǎn)陣投影器、喇叭與麥克風(fēng)。蘋果強(qiáng)調(diào)用戶的生物識(shí)別數(shù)據(jù)，包含：指紋或臉部辨識(shí)都以加密形式儲(chǔ)存在iPhone內(nèi)部，所以不易被竊取。

　　6、嵌入式人工智能自主學(xué)習(xí)是終極目標(biāo)

　　嵌入式人工智能“大腦”變聰明是分階段進(jìn)行，從機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)化到深度學(xué)習(xí)，再進(jìn)化至自主學(xué)習(xí)。目前，仍處于機(jī)器學(xué)習(xí)及深度學(xué)習(xí)的階段，若要達(dá)到自主學(xué)習(xí)需要解決四大關(guān)鍵問(wèn)題。首先，是為自主機(jī)器打造一個(gè)嵌入式人工智能平臺(tái)；還要提供一個(gè)能夠讓自主機(jī)器進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的虛擬環(huán)境，必須符合物理法則，碰撞，壓力，效果都要與現(xiàn)實(shí)世界一樣；然后再將嵌入式人工智能的“大腦”放到自主機(jī)器的框架中；最后建立虛擬世界入口（VR）。目前，NVIDIA推出自主機(jī)器處理器Xavier，就在為自主機(jī)器的商用和普及做準(zhǔn)備工作。

　　7、最完美的架構(gòu)是把CPU和GPU（或其他處理器）結(jié)合起來(lái)

　　未來(lái)，還會(huì)推出許多專門的領(lǐng)域所需的超強(qiáng)性能的處理器，但是CPU是通用于各種設(shè)備，什么場(chǎng)景都可以適用。所以，最完美的架構(gòu)是把CPU和GPU（或其他處理器）結(jié)合起來(lái)。例如，NVIDIA推出CUDA計(jì)算架構(gòu)，將專用功能ASIC與通用編程模型相結(jié)合，使開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)多種算法。

　　8、AR成為嵌入式人工智能的眼睛，兩者是互補(bǔ)、不可或缺

　　未來(lái)的嵌入式人工智能需要AR，未來(lái)的AR也需要嵌入式人工智能，可以將AR比喻成嵌入式人工智能的眼睛。為了機(jī)器人學(xué)習(xí)而創(chuàng)造的在虛擬世界，本身就是虛擬現(xiàn)實(shí)。還有，如果要讓人進(jìn)入到虛擬環(huán)境去對(duì)機(jī)器人進(jìn)行訓(xùn)練，還需要更多其它的技術(shù)。展望未來(lái)，隨著嵌入式人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR、5G等技術(shù)成熟，將帶動(dòng)新一波半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的30年榮景，包括：內(nèi)存、中央處理器、通訊與傳感器四大芯片，各種新產(chǎn)品應(yīng)用芯片需求不斷增加，以中國(guó)在半導(dǎo)體的龐大市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)將會(huì)在全球扮演關(guān)鍵的角色。