邊緣計(jì)算對(duì)于充分發(fā)揮人工智能 (AI)、機(jī)器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的全部潛能至關(guān)重要。這些技術(shù)正在融入我們生活的方方面面：自動(dòng)駕駛、智能樓宇、機(jī)器人、供應(yīng)鏈管理和醫(yī)療保健。為了實(shí)現(xiàn)這些智能技術(shù)的一貫承諾，更快的計(jì)算和數(shù)據(jù)傳輸速度必須更接近智能設(shè)備、更接近“邊緣”。荷蘭創(chuàng)業(yè)技術(shù)公司 HIRO 利用模塊化電源在可擴(kuò)展微型數(shù)據(jù)中心中實(shí)現(xiàn)低延遲應(yīng)用，這些應(yīng)用由 Vicor 的 DCM 電源模塊供電。

邊緣計(jì)算是推動(dòng)這個(gè)智能世界發(fā)展的隱形動(dòng)力，旨在以我們從未想象過(guò)的方式讓我們的生活變得更輕松、更美好。但它是什么樣子的呢？其推動(dòng)力量是什么？同樣重要的是，如何可靠高效地為邊緣供電？

荷蘭創(chuàng)業(yè)技術(shù)公司 HIRO 開(kāi)發(fā)了高性能的創(chuàng)新可靠邊緣基礎(chǔ)架構(gòu)（軟硬件），可將智能邊緣作為一種服務(wù)交付給工業(yè)以及其它終端用戶(hù)。他們看到智能邊緣服務(wù)穩(wěn)步增長(zhǎng)的需求，這些服務(wù)不僅可自動(dòng)運(yùn)行，而且還支持針對(duì)多個(gè)租戶(hù)（共享軟件實(shí)例訪問(wèn)的用戶(hù)組）進(jìn)行大數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)分析，同時(shí)也可在多個(gè)地點(diǎn)安全共享分析結(jié)果。

為什么是邊緣計(jì)算？

邊緣計(jì)算作為速度更快的（中間層）數(shù)據(jù)中繼技術(shù)，可在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵任務(wù)實(shí)時(shí)響應(yīng)。邊緣計(jì)算支持本地 AI，無(wú)需依賴(lài)云端 AI，可顯著推動(dòng)服務(wù)和應(yīng)用。邊緣計(jì)算技術(shù)將有限的內(nèi)存、存儲(chǔ)和更接近數(shù)據(jù)生成位置的節(jié)點(diǎn)計(jì)算集成在云計(jì)算架構(gòu)中。它們有助于智能決策何時(shí)將計(jì)算從邊緣移至云端，同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)能力以及數(shù)據(jù)安全性和敏感性。

這種行業(yè)首選的方式可實(shí)現(xiàn)期待已久的發(fā)展，包括工廠 4.0 和智能制造、5G、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、智慧城市、智慧醫(yī)院、機(jī)器人技術(shù)以及機(jī)器視覺(jué)等。

邊緣計(jì)算的成功取決于是否有適當(dāng)?shù)挠布合到y(tǒng)能夠低成本地提供必要的處理速度和能力，同時(shí)還能在常規(guī)數(shù)據(jù)中心之外遇到的監(jiān)管較少和不可預(yù)測(cè)性更大的環(huán)境中生存。

邊緣計(jì)算硬件必須包含緊湊、節(jié)能的解決方案，可廣泛部署在空間有限的惡劣環(huán)境中，從而可讓計(jì)算更接近傳感器以及其它數(shù)據(jù)源。硬件包括供電網(wǎng)絡(luò)，而笨重的傳統(tǒng)大型低壓電源解決方案無(wú)法支持邊緣不斷增長(zhǎng)的功率密度和小巧的外形，這是邊緣計(jì)算創(chuàng)新的主要瓶頸。

一款可擴(kuò)展的高效率解決方案

HIRO 創(chuàng)建了邊緣微型數(shù)據(jù)中心 (EMDC)，這是一種高度可擴(kuò)展的緊湊邊緣計(jì)算資源，可在惡劣外部環(huán)境中可靠地運(yùn)行。它可將任何類(lèi)型、任何數(shù)量的 CPU、GPU、FPGA 和 NVMe（非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)）介質(zhì)集成在從 1.5kW 鞋盒大小的設(shè)備到 500kW 集裝箱化的邊緣設(shè)備的平臺(tái)上。這些平臺(tái)為全固態(tài)化和模塊化，不僅需要的維護(hù)極少，而且無(wú)需散熱。可通過(guò)風(fēng)扇支持的干冷器（見(jiàn)圖）或完全被動(dòng)的干冷器散掉，使 EMDC 無(wú)源。高帶寬、雙交換結(jié)構(gòu)（PCIe、以太網(wǎng)）和可擴(kuò)展設(shè)計(jì)有助于客戶(hù)完全自由地使用任意組合和數(shù)量的 CPU、加速器和閃存組成 EMDC。

具有社區(qū)影響的實(shí)際應(yīng)用

HIRO 特別致力于構(gòu)建分布在歐洲各學(xué)術(shù)醫(yī)院的邊緣基礎(chǔ)架構(gòu)，以支持大型數(shù)據(jù)集，甚至是實(shí)時(shí)程序。醫(yī)院依靠超越其自身數(shù)據(jù)集之外的大型數(shù)據(jù)集，以訓(xùn)練有助于發(fā)現(xiàn)和治療心血管疾病、癌癥、腫瘤以及其它復(fù)雜疾病的 AI 模型。此外，一些醫(yī)院還在手術(shù)室中使用邊緣計(jì)算技術(shù)。術(shù)中功能超聲 (IOfUS) 通過(guò)直接顯示神經(jīng)結(jié)構(gòu)和支持手術(shù)過(guò)程（見(jiàn)圖 2），可在擴(kuò)大外科醫(yī)生視野的同時(shí)，提高手術(shù)效果和患者安全性。IOfUS 是術(shù)中顱腦成像最經(jīng)濟(jì)、侵入性最小的方法。超聲很便攜、也很靈活，必要時(shí)可在手術(shù)過(guò)程中提供實(shí)時(shí)術(shù)中成像。因此，使用邊緣微型數(shù)據(jù)中心，可以密切監(jiān)控手術(shù)進(jìn)展，不會(huì)在工作流程中出現(xiàn)重大延誤或中斷。

HIRO 還在從事耗資 1600 萬(wàn)歐元的 BRAINE 項(xiàng)目，該項(xiàng)目獲得了 850 萬(wàn)歐元的歐盟 ECSEL 聯(lián)合創(chuàng)業(yè)基金。歐盟的四個(gè)測(cè)試臺(tái)（兩個(gè)在荷蘭，一個(gè)在意大利，一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)在匈牙利）將為面向智慧城市、智慧醫(yī)院、智能制造和機(jī)器人以及智能供應(yīng)鏈的多項(xiàng)測(cè)試應(yīng)用提供服務(wù)。

高功率密度帶來(lái)低成本

HIRO 不僅能構(gòu)建非常緊湊的 EMDC，而且還能解決各種技術(shù)瓶頸問(wèn)題：更短電氣線路上的信號(hào)完整性、高度緊湊和高效率電源轉(zhuǎn)換以及低功耗散熱與工程。除了設(shè)備的不可知論、靈活性和可擴(kuò)展性之外，EMDC 還具有高性能，與原有系統(tǒng)相比，至少可降低 40% 的能耗。其固態(tài)設(shè)計(jì)（無(wú)移動(dòng)部件）不僅可提高可用性，而且還可減少呼叫發(fā)生率，對(duì)于遠(yuǎn)程或無(wú)人值守位置的邊緣設(shè)施而言，價(jià)值更高。

設(shè)計(jì)從 48VDC （而非 12VDC）配電運(yùn)行的硬件，可實(shí)現(xiàn)極為緊湊、高效的電源轉(zhuǎn)換（見(jiàn)圖 3）。更高的電壓可降低供電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 的 I2R 損耗。盡管 48VDC 配電在電信和工業(yè)領(lǐng)域很常見(jiàn)，但直到現(xiàn)在，它才開(kāi)始被數(shù)據(jù)中心和相關(guān)邊緣環(huán)境所接受。

圖 3: Vicor DCM 48VDC – 12VDC 電源模塊：有助于實(shí)現(xiàn) HIRO 低功耗 EMDC 設(shè)計(jì)。

Vicor 高密度、高效率的電源模塊有助于實(shí)現(xiàn) HIRO 散熱良好而且節(jié)能的緊湊固態(tài) EMDC 設(shè)計(jì)。例如，使用標(biāo)準(zhǔn) COM Express 模塊（模塊級(jí)計(jì)算機(jī)）的原有解決方案，每張卡能耗 150W。在一個(gè) 3U 底座中，這相當(dāng)于大約 3kW。處理種高密度電源轉(zhuǎn)換的能力是 Vicor 在市場(chǎng)上所獨(dú)有的。

HIRO 一直使用 Vicor DCM 模塊進(jìn)行 48 至 12V 轉(zhuǎn)換。在他們看來(lái)，Vicor 電源模塊具有靈活的散熱選項(xiàng)，可提供業(yè)界領(lǐng)先的體積功率密度。這種靈活性有利于發(fā)展可再生能源。HIRO EMDC 最終將會(huì)被太陽(yáng)能發(fā)電廠或風(fēng)力發(fā)電廠鎖定，并安全可靠地接入可再生能源供電。

HIRO 的第一步是啟用 48V 系統(tǒng)，并為原有 12V 設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)架構(gòu)。下一步將是為 PGA 等芯片提供支持，在負(fù)載點(diǎn)將 48V 降壓轉(zhuǎn)換為 1V 左右。

在 HIRO 系統(tǒng)中，Vicor 提供了從芯片層面一直到邊緣數(shù)據(jù)中心層面的 DC 電源轉(zhuǎn)換。分立式解決方案需要大量的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，而現(xiàn)成的設(shè)計(jì)體積龐大，缺乏適應(yīng)不同環(huán)境所需的靈活性。

Vicor 模塊具有可靠性、高功率密度、靈活的散熱、高轉(zhuǎn)換效率以及廣泛的產(chǎn)品選擇。這些產(chǎn)品可幫助 HIRO 設(shè)計(jì)緊湊、高效的固態(tài) EMDC，可在環(huán)境管理的原有數(shù)據(jù)中心建筑之外留存。

讓歐洲向邊緣技術(shù)再邁進(jìn)一步

持續(xù)加強(qiáng)世界的智能與互聯(lián)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。邊緣計(jì)算是實(shí)現(xiàn)更快計(jì)算以及新構(gòu)想的重要橋梁。HIRO、Vicor 和 PCB 設(shè)計(jì)有限公司是這一舉措的三大重要驅(qū)動(dòng)力量，共同推動(dòng)技術(shù)不斷發(fā)展。今天，他們的合作將為智慧城市、智慧醫(yī)院、智能制造及機(jī)器人以及智能供應(yīng)鏈等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。未來(lái)，他們將為改變世界的最新構(gòu)想提供強(qiáng)大的支持。

審核編輯 ：李倩