物联网时代嵌入式系统的三个前沿技术.pptx

1、物联网时代嵌入式系统的 三个前沿技术,1,物联网时代嵌入式系统的三个前沿技术,2,前言：机器学习、边缘计算与AI芯片是嵌入式系统的三个前沿技术；三个前沿技术的出现，表明人工智能已从开始迈入高级阶段；高级阶段的人工智能是行为智力与思考智力统一的终极仿真；从嵌入式系统视角、知识学概念出发，来了解三个前沿技术。,厘清人工智能的几个基本概念嵌入式系统机器学习的智力进化嵌入式系统并不陌生的边缘计算嵌入式系统从控制到计算的AI芯片,3,物联网时代嵌入式系统的三个前沿技术,1.厘清人工智能的几个基本概念,4,什么是人类智力什么是人工智能什么是人工智能的高级阶段,人工智能是对人类智力的外部转移，了解人工智能必

2、须先了解人类智力。1.1什么是人类智力人类智力的定义：知识基础上的能力表现人类智力的种类与特征种类：行为智力与思考智力特征：思考与行为的统一、智力的不断进化；人类智力的三个要素：知识基础、能力表现、动态进化。,5,1.厘清人工智能的几个基本概念,1.2 什么是人工智能人工智能定义：以人工方式实现人类智力的外部转移；人工智能起源：起缘于半导体微处理器；微处理器具有实现人类智力三个基本要素：知识存储：各种内、外部存储单元；行为转换：时钟、指令系统、程序设计；不断进化：程序升级、机器学习动态进化。,6,1.厘清人工智能的几个基本概念,人工智能的原始分离：行为智力与思考智力的分 离原始分离源于微处理器

3、控制与计算的不可兼容性：源于嵌入式处理器、通用微处理器两大分工性分离嵌入式处理器基础上嵌入式系统的行为智力控制 专注于智能化工具领域；通用微处理器基础上通用计算机的思考智力仿真 从深蓝、沃森到Alphago，思考智力不断探索；由两大分支引发工智能的原始缺陷：行为智力无进化能力、思考智力无行为能力,7,1.厘清人工智能的几个基本概念,什么是人工智能的高级阶段 高级阶段不是指强人工智能高级阶段是人类思考智力与行为智力统一的外部转移：嵌入式人工智能的边缘计算使思考智力有行为能力；机器学习使嵌入式系统的行为智力有实时进化能力；边缘计算、机器学习要寻求芯片化出路（AI芯片）。,8,1.厘清人工智能的几个

4、基本概念,2.1 嵌入式智能系统没有进化能力,9,看看人类智力开发与进化方式机器学习与嵌入式系统智力进化,2.嵌入式系统机器学习的智力进化,嵌入式智能系统没有进化能力由编程给定的固有智力；仅有的进化能力依靠的是程序升级；嵌入式系统的智力进化模式模仿人类个体从智力开发到智力进化的历程通过机器学习给嵌入式系统添加动态智力,10,2.嵌入式系统机器学习的智力进化,看看人类智力开发与进化方式图1a描述了人类个体的智力的形成与 发展的两个阶段。两个明显的智力发展阶 段智力开发与智力进化；智力开发：婴幼儿时期，具有学习能力的大脑在知识熏陶中开发基础智力；智力增长：青少年以后，通过知识学习，训练成具有进化能

5、力的动态智力。,11,2.嵌入式系统机器学习的智力进化,机器学习与嵌入式系统智力进化 图1b描述了一个与人类智力发展相似的两阶段体系结构的嵌入式系统.产品开发：具有基础智力与进化能力的嵌入式智力平台开发；智力进化：智力平台在机器学习中实现动态智力进化；一个具有进化能力的洗衣机现有的自动洗衣机：通用洗衣机有进化能力的洗衣机：人脸识别、进化算法、个性化洗衣。,12,2.嵌入式系统机器学习的智力进化,以餐饮机器人为例，讲述从通用到个性的智力进化：通用餐饮机器人：基础智力、进化平台、进化算法。个性化餐饮机器人：通用餐饮机器在不同的餐饮知识环境中的机器学习训练。迎宾机器人：识别、问候、导引，擅长交际；大

6、厅机器人：熟悉菜品、识别新老食客，精于点餐服务；收银机器人：熟悉菜品、食客消费，提供餐饮管理信息。,13,2.嵌入式系统机器学习的智力进化,嵌入式系统了解边缘计算物联网大系统中的边缘计算边缘计算的AI芯片归宿,14,3.嵌入式系统并不陌生的边缘计算,嵌入式系统了解边缘计算边缘计算是一种分布式计算，嵌入式系统并不陌生 嵌入式系统就是从集中计算到分布式计算发展过来的早期嵌入式系统的集中计算图2a是描述了一个早期嵌入式系 统的集中计算。当嵌入式智能系统中传感器、伺 服机构不具有智力计算能力时，所 有计算都集中在MCU中。,15,3.嵌入式系统并不陌生的边缘计算,嵌入式系统的分布式计算图2b是一个嵌入

7、式系统的分布式计算系统.。当嵌入式智能系统有智能传感器与智能伺服机构时，MCU将部分计算 功能转移到传感器或伺服机构边缘，这种分布式计算也可称为边缘计算计算转移带来的好处：实时、负担均匀、MCU可从事更多的新 任务。,16,3.嵌入式系统并不陌生的边缘计算,3.2 物联网大系统中的边缘计算边缘计算是物联网大系统云计算中的一种分布式计算 以揖拿逃犯的物联网公安系统为例：物联网应用中的集中计算图3a是公安系统中的集中 计算不合理的集中计算外围层次计算资源的浪费,17,3.嵌入式系统并不陌生的边缘计算,物联网应用中的分布式计算图3b是公安系统中的分布式计算各层次中都是智能化系统；云计算任务的合理分配

8、，各尽其职的分布式计算。分布式计算中的边缘计算与雾计算。靠近物理对象的计算是边缘计算；居中的计算有人称之为雾计算。,18,3.嵌入式系统并不陌生的边缘计算,3.3 边缘计算的AI芯片归宿边缘计算突出前端节点的计算能力要求；嵌入式系统前端计算能力的天然缺陷；AI芯片应该在控制能力基础上突出计算功能；从MCU到AI芯片是嵌入式人工智能的必然归宿；,19,3.嵌入式系统并不陌生的边缘计算,从MCU到AI芯片的历史必然AI芯片的基本特征AI芯片的产业化前景,20,4.嵌入式系统从控制到计算的AI芯片,4.1 从MCU到AI芯片的历史必然图4是一个不断进化的嵌入式系统嵌入式系统的4个扩展时代：功能、总线

9、、网络、计算嵌入式系统的2个变革时代：物联网与嵌入式人工智能；变革后：人工智能高级阶段。机器学习给嵌入式系统带来进化能力边缘计算使计算机思考智力具有行为能力。实现人类智力的完美仿真,21,4.嵌入式系统从控制到计算的AI芯片,AI芯片的基本特征控制基础上的计算扩展，不可忽视的MCU成熟技术；AI芯片必须满足边缘计算、机器学习的任务目标；开创嵌入式人工智能新时代。嵌入式系统行为智能与计算机思考智能交叉融合用以实现真正的人类智力仿真（行为与思考的统一与进化）,22,4.嵌入式系统从控制到计算的AI芯片,AI芯片的产业化前景一个理想的芯片产业生态体系；三位一体的芯片产业的扇形产业生态体系平台产业，技

10、术平台的源头产业芯片产业，半导体厂家平台技术的芯片产业转化生态产业，应用环境（集成开发环境，开发工具、操作系统）MCU领域已有完善的芯片生态体系：平台产业：ARM公司芯片产业：众半导体厂家生态产业：平台企业、芯片企业、第三方企业积极参与,23,4.嵌入式系统从控制到计算的AI芯片,AI芯片的全球化产业格局不会改变AI芯片平台争霸战：Intel、微软，谷歌ARM将复制MCU市场模式：众体半导体商会跟进。我国AI芯片现状无力与Intel、微软，谷歌、ARM竞争；AI芯片的碎片化探索（华为、小米、寒武纪）可能会无疾而终，最终纳入到全球化的生态体系之中；不必担忧AI芯片市场前景；也没必要，也无能力打破原有的生态体系。,24,4.嵌入式系统从控制到计算的AI芯片,结语：人工智能的高级阶段，是计算机思考智力与嵌入式系统 行为智力交叉融合的嵌入式人工智能阶段。它使计算机添 加了行为能力，使嵌入式系统智力有了实时进化能力；嵌入式人工智能使嵌入式系统大有作为、大可作为；不必害怕人工智能超越人类智力；数字化、群体化，使人工智能远远超出人类智力，未来人类将智慧管控人工智能，使之进入理性化发展道路。AI芯片产业化必须考虑全球化分工现实。.,25,谢谢大家,26,