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智慧玩转 IoT 之科技汇流1:IoT 感知、AI 分析,5G 多网并行拼覆盖

时间:2018-07-20 15:19来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
为什么要为物联网 (IoT) 注入人工智能 (AI)?台湾资策会产业情报研究所 (MIC) 认为,IoT 旨在收集数据做分析及模型优化,AI 则为借助数据分析快速地找出关联性及重要性、解决生活情境及商业需求,而 AIoT 的价值在于:1.过滤许多没意义的噪声数据;2.依处理时间的急迫性或数据类型分类;3.让整个工作流程更有效率。数据计算量的爆增迫使计算力也要提升,数据处理的需求、加上在服务器拥有九成市占率的英特尔 (Intel) x86 架构推出新一代 Xeon 可扩展处理器平台 (早期代号为 Purley) 的换机潮效应,可望带动服务器出货,北美市场规模最大。
 

图1:Intel XEON 可扩展处理器依效能高低,分为白金、金、银、铜四个等级
资料来源:Intel 提供
 
值得留意的是,中国大陆服务器在政策推动、电商数据处理与共享经济等仰赖数据计算的推波助澜下,正迎头赶上,年成长率达 10%。越来越多芯片商与中国大陆厂商合作,但大都是非 Intel 体系的品牌,例如:超威 (AMD) 和安谋 (Arm),然 Arm 阵营的高通已逐渐不将服务器视为一线产品,因为服务器非常讲究稳定、安全,需有长期测试,后进者挑战多,芯片商的投资报酬率恐不如预期,故 x86 仍是主流大宗。此外,AIoT 的反应时间关系到成本效益,从应用定义边缘计算已是共识,亦促进 GPU / FPGA / ASIC 等"辅助加速计算层"的兴起。
 
重新定义产品、服务&业态
资策会 MIC 指出,云端正在重新定义计算市场,估计服务业者今年营收的年增率都在四成以上,单是微软 (Microsoft)、亚马逊 (AWS) 和 IBM 的整体营收就合占前十大的七成,显见竞争存在高门坎、新进不易,大者恒大态势明显;成长越快、影响力也越高——无论公有云、私有云或混合云都有很大成长,公有云尤是重点项目。若单以基础设施来看,AWS 是最大赢家;但若纳入平台即服务 (PaaS) 和软件即服务 (SaaS) 综合评比,则以微软胜出。微软宣布裁撤 Windows 部门、改行"Intelligent Cloud, Intelligent Edge"策略,就是为了转型 AI 与云端。
 
IoT 市场的"碎片化"曾令不少业者头疼,但老实说,分众应用的个性化、各取所需,不也正是 IoT 最迷人之处?微软此举即意在将 IoT 服务做"彻底碎片化"处理,不管终端设备是何种操作系统 (OS),都可用 Windows 10 控管。这个号称"终极版"的 Windows 10 究竟有何卖点?台湾微软资深讲师黄顺伟大力推荐其安全与效率,Pro 版本的规格更高 (可直接升级成企业版,但家用版无此快捷方式),会在不影响正常工作下强制更新、且基本上无法暂停,可减少 33% 的资安事件;但若非攸关重大安全性,IT 人员仍有自主空间,可选择要派送哪些更新。
 


照片人物:台湾微软资深讲师黄顺伟
 
Windows 10 成微软终极 OS 版本,PC 创新迫在眉睫
黄顺伟表示,全球有 80% 企业已从 2017 年底开始部署,现已有超过 5 亿台的 Windows 10 设备;其自带的 Windows Hello 可直接进行人脸/指纹/虹膜/静脉等生物辨识,不必再外接设备、避免驱动不兼容。为迎合时下"Bring Your Own Device"(BYOD) 的风潮,若用私人手机等移动设备存储公司数据会被要求认证 (内建卡片阅读机的设备可用识别证芯片登录)。搭载 Windows 10 的边缘设备或 IP 端还具备 SmartScreen 功能,可判断黑客入侵手法、拦截外在威胁;另为防堵新购电脑被预植恶意软件,企业可从后端为个别电脑重新安装 OS。
 
他证实,Windows 10 后不再有新版本,但每半年会有一次安全性与功能性的重大更新,并预告混合实境 (MR) 和头戴式设备将是今年下半年的更新重点。那么,当"以数据为中心"的 IoT 时代来临,个人电脑 (PC) 将如何自处?即将年届半百的 Intel 认为,PC 仍是多数人处理事务及日常生活的重心,但先决条件是:需针对效能、连网性、电池续航力、可调适性以及智慧性等五个关键层面推动 PC 创新。就在 x86 架构诞生 40 周年之际,Intel 资深副总裁暨客户计算事业群总经理 Gregory Bryant 在今年 COMPUTEX 发表首款单核超频之频率达 5 GHz 的第八代 Core (酷睿) i7-8086K 限量版六核心处理器。
 

照片人物:Intel 资深副总裁暨客户计算事业群总经理 Gregory Bryant
 
在电池续航力方面,有鉴于"屏幕"是移动设备最耗电的部分,Intel 特别研发低功耗显示技术且已获夏普 (Sharp) 及群创 (Innolux) 的 1W 功耗面板采用,可降低 50% 的液晶屏幕耗电量,让电池续航力达 28 小时、延长 4~8 小时的影片播放。另 Intel 发现:现代人生活形态将催生双屏幕等新规格及特定使用情境平台;于是,与 OEM 伙伴厂商共同为"创作者"开发专用 PC,强调美学设计、外围配备、可升级规格以及端至端连接,包括 Intel Core i7 / i9处理器、Thunderbolt 3 接口和 Intel Optane M.2 固态硬盘 (SSD)。
 
"工作站"以完善开发工具包&兼容性认证取胜
其实,效能介于 PC 与大型服务器之间的"工作站"(Workstation) 也在 IoT 扮演要角。联想 (Lenovo) 台湾区总经理林祺斌表示,资料安全性与设计变更往往是制造业关注的课题,工作站更便于导入 AI,让工厂产品及时上市。联想高级技术经理杨财发进一步说明,AI、云端、大数据、深度学习皆与绘图软件高度相关,而软件更新又与硬件密不可分;预载通过认证的 AutoCAD 等软件附有开发不同应用界面的公钥基础建设 (PKI),可直接借用既有模块、不用重新开发。另一个好处是:工作站会提供开发工具包,且内建的显卡已经过兼容性测试。
 

照片人物:联想高级技术经理杨财发
 
杨财发指出,当很多绘图软件或驱动程序装在同一台机器时,若无法确认它们是吃单核或多核资源、任凭漫无目标地跳来跳去,会拖累速度、甚至无作用。因此,联想工作站为整体效能或特定软件提供仿真程序,协助用户设置核心数及频率,自动调校硬件效能,并自去年开始支持 M.2 SSD,提升作业速度。再者,显卡虽有三年保固,但之后可能面临停产窘境,须另觅替换品;相较之下,联想 ThinkStation P 系列工作站从显卡驱动器、操作系统到绘图软件皆已做过认证,且硬件保固期有五年、备料更长达七年 (涵盖显卡在内),有利效能优化。
 
首批 5G 电脑将于 2019 年正式问市
特别一提的是,Intel 继今年初世界移动通信大会 (MWC) 展出5G 连网的可拆式二合一笔记本电脑概念机后,日前 COMPUTEX 展览期间再宣布"Intel Inside"的 5G 连网电脑将于明年正式与消费者见面。届时,电信商 Sprint 将在全球店面销售内含 Intel 处理器的 5G 连网电脑,包括宏碁 (Acer)、华硕 (Asus)、戴尔 (Dell)、惠普 (HP)、联想及微软等厂商将从 2019 年起推出"业界首批"具备 5G 连网功能的笔记本电脑与二合一设备。Intel 亦祭出"AI on PC 开发者计划",为开发者提供各种工具与培训资源,包括 OpenVINO toolkit 以及Windows ML。
 

图2:Intel 在 5G 通信的端到端策略布局,涵盖云端、核心网络、接取网络、无线技术和智能设备
 
Intel 和华硕于 COMPUTEX 同台展示名为"Project Precog"的新概念 PC,即主打兼具多功能、生产力及智能型的可变形双屏幕。高通 (Qualcomm) 亦分享在德国和美国的 5G 网络仿真实测经验,验证了非独立 (NSA) 5G 新空中接口网络与现有 LTE 基地台并行的能力——Snapdragon X50 5G 调制解调器+X24 LTE 调制解调器,见证大规模多输入多输出 (Massive MIMO) 的性能增益;前者是 100MHz 带宽的 3.5GHz 搭配五个 Gigabit LTE 频段,后者是 800MHz 带宽的 28GHz 毫米波 (mmW) 加 Gigabit LTE、跨四个许可频段及多个许可辅助接入 (LAA) 频段。
 
随时联机!Windows-on-Snapdragon 再进化
与此同时,高通与微软继去年首次尝试将 Windows 10 结合骁龙 (Snapdragon) 后 (
http://compotech.com.cn/a/zhuanti_xinban_/zhuantibaodao/2017
/0717/55591.html),今年延续"Always On, Always Connected"概念,再推新一代 Snapdragon 850 SoC (为 845 高频版本);与前一代 835 相比,具有以下特点:1.可如手机瞬间启动屏幕、实时操作;2.电池续航力最高达 25 小时,且图像处理速度及效能增加三成;3.长时间低温、无风扇设计,让机身更轻薄;4.虽未如坊间猜测导入 Snapdragon X50 5G 调制解调器,但已就 X20 Gigabit LTE 调制解调器优化,即使蜂窝信号微弱、连接速度将提高 70%。
 

图3:Skype 电话测试:来电瞬间,只有 Windows-on-Snapdragon 电脑能以最快的速度启动
资料来源:高通提供
 
高通展区上,分别对启动速度与散热性能进行实机演示,结果只有 Windows-on-Snapdragon 能媲美手机立即通话,且不须温控机制。期间,高通并宣布已获三星电子承诺,将把 Snapdragon X20 LTE 调制解调器与 Snapdragon 850 移动计算平台整合至未来产品中。高通与微软合作的另一个大亮点是:专用 AI 模块效能提升三倍,可藉"异构计算"支持相机体验和语音用户界面 (UI),作为微软 AI API Windows 机器学习 (Machine Learning) 引擎。打从进入移动网络时代,微软自 Windows RT 操作系统开始就与 Arm 阵营关系日近。
 
然而,只有搭建基础架构是不够的;因为并非所有应用程序都能藉由"兼容性"将 32 位升级转换至 64 位,有些核心功能甚至根本无法执行。为免应用程序拖累计算效能、方便开发者直接编写 Arm- based 的 64 位软件,微软抢在 COMPUTEX 开展前推出 Visual Studio 15.8 Preview 1 版本,有助于加速 Windows-on-Snapdragon 的开枝散叶。已应用于超过 1,250 亿颗智能计算芯片的 Arm 预测,2035 年全球将有超过 1 兆台连网设备运用于医疗、汽车、灯具及道路等范畴,将带领终端及云端计算持续发展及 AI 变革,但也伴随隐忧。
 

 图4:将 Windows-on-Snapdragon 主机及传统笔记本电脑同时进行高度图像画面计算对比测试;15 分钟后,Windows-on-Snapdragon 的温度表现持续稳定,但传统笔记本电脑则须启动温度调节机制
资料来源:高通提供
 
手机是最普遍的 AI 终端,"移动边缘计算"盛行
Arm 曾在 2017 年做过调查:有 85% 受访者认为 AI 会造成个资外泄或滥用,57% 相信 AI 未来将取代人类,且 AI 十分擅长用来做"钓鱼式"攻击。对此,Arm 的因应之道是:从"微小时刻"形塑、改变人们认知,将更多"终端设备"导入机器学习,而智能手机是最普遍的 AI 终端,且现今逾 90% 已出货的 AI 设备皆是 Arm-based 架构。Arm 专为 AI 终端推出 Project Trillium 芯片家族——包括机器学习 (ML) 和对象侦测 (OD) 处理器,并聚焦移动边缘计算 (MEC) 发布支持 ML 的高阶 IP——Cortex-A76 及 Mali-G76。
 
整合产业生态系统的 AI/机器学习应用、算法及框架与针对 Arm 硬件优化的软件函式库,加上 Arm 的硬件 IP,已形成强大生态系统,有助于拓展 AI 终端市场,恩智浦 (NXP) 即宣布与全球顶尖系统商共同投入 Arm- based 边缘计算安全基础架构的部署,支持在边缘设备连接 AI /ML 以及云端的安全边缘处理;以恩智浦的 Layerscape (简称 LS) 与 i.MX 应用处理器系列为基础,搭配 EdgeScale 端到端服务套件,可为物联网与企业内部部署 (On-Premises) 的计算平台提供扩展性、安全性及部署方便性,并为计算能力、联机功能及存储容量取得理想平衡。
 
在"移动边缘计算"当道的今天,这样的架构的确极具吸引力。恩智浦 SoC 可运用在嵌入式系统、一般计算系统及链接全球的网络与电信基础架构,配合 EdgeScale 软件平台及 Docker、Kubernetes 的开源软件,可在常见的云端架构上执行各种边缘应用,包括:亚马逊 AWS 的 Greengrass、Google Cloud IoT、微软 Azure IoT、阿里巴巴及私有云架构,让使用者和供货商得以创造支持 AI / ML 的高值化物联网应用,实现预测分析、车联网、预测维护、智能建筑及边缘智能等功能。
 

图5:EdgeScale 是包含设备和云服务的软件开发工具包,可简化安全计算资源在网络边缘的布建
资料来源:NXP提供
 
窄带 LTE-M / NB-IoT 互通在即,鸿沟不再
5G 通信除了高速、大带宽及大容量等备受瞩目的特性,LTE-M (又称 eMTC) / NB-IoT 窄带之于"机器对机器"(M2M) 的低传输、低功耗,更见举足轻重。资策会 MIC 预估,自 2017 年部署商用网络以来,今年底 LTE-M 和 NB-IoT 总共约有 50 个网域,最大市场在中国大陆,华为是主要推动者之一;下半年将有更多营运商支持授权频段,一举活络连网设备;2019 年将进一步超越非授权频段,2020 年都会区将有逾 150 万个基地台支持 NB-IoT。有趣的是,原本各有支持的两大派别开始呈现交迭现象,有越来越多的营运商采双轨并行。
 
最初看好 LTE-M 移动性与传输速率较高、可涵盖应用范围更广的美国 Verizon,却宣布将在今年完成 NB-IoT 商用网络,而中国电信则反向跨足 LTE-M。资策会 MIC 观察到,电信营运商在传统阶梯式费率之外,也尝试创新玩法:1.预付型收费,将设备与通信费用捆绑销售,再分润拆帐;2.附带追踪器 (tacker) 或按钮 (button)"按需"收费,适用于水、电、瓦斯等依流量计费的智慧表,可与 ERP 等企业后端管理系统链接。不过,对于极端要求隐私的组织来说,通过 nPn 接入私网或干脆自建专网、不必甘冒将数据曝露到公网的风险,或许是最好的方式。
 
3GPP 为实现"每个基地台连接百万设备"的 Massive MIMO 愿景,今年所发布的 release 15 标准将继续朝向降低功耗、增强 LTE-M 移动性、为 NB-IoT 增加时分双工 (TDD) 的方向进行,并将订定支持微型基地台 (Small Cell) 的规范,以吸引有线电视、卫星业者与基础建设业者加入。另一个趋势焦点是将 eSIM 搭在模块内,资策会 MIC 预言今年下半年将见到更多此类产品;而结合中、短距的 Wi-Fi 或蓝牙以强化"室内定位"功能,将有更多应用。
(责任编辑:helen)
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