當(dāng)計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)過訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行預(yù)測時(shí)，就會(huì)發(fā)生推理。雖然推理的概念并不新鮮，但在邊緣執(zhí)行這些高級(jí)操作的能力相對較新。

基于邊緣的推理引擎背后的技術(shù)是嵌入式計(jì)算機(jī)。但顯然，它遠(yuǎn)不止于此，具有增強(qiáng)的計(jì)算能力、大量存儲(chǔ)和必要的 I/O 來實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)。目標(biāo)是在盡可能靠近生成數(shù)據(jù)的位置執(zhí)行操作，從而在最短的時(shí)間內(nèi)獲得最準(zhǔn)確的結(jié)果。該位置通常非常靠近傳感器，外部數(shù)據(jù)被輸入到系統(tǒng)中。一旦做出決策，它們通常會(huì)被發(fā)送回邊緣執(zhí)行，從而推動(dòng)邊緣的實(shí)時(shí)決策。

基于邊緣的推理引擎的一個(gè)關(guān)鍵問題是其部署環(huán)境。例如，它是否必須設(shè)計(jì)為能夠承受沖擊和振動(dòng)？它會(huì)產(chǎn)生極高或極低的溫度嗎？它能否在性能加速之間提供適當(dāng)?shù)钠胶猓繉@些問題中的每一個(gè)的回答可能會(huì)導(dǎo)致不同的設(shè)計(jì)，或者至少是不同的設(shè)計(jì)方式。

一些供應(yīng)商為環(huán)境問題保留了全套內(nèi)部測試設(shè)備。這將包括熱調(diào)節(jié)的模擬，當(dāng)然還有沖擊和振動(dòng)。在大多數(shù)應(yīng)用中，專為“堅(jiān)固耐用和熱應(yīng)用”而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)意味著它可以在 -40°C 至 +70°C 的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，并且可以承受高達(dá) 20 G 的沖擊和 3 Grms 的振動(dòng)。

增強(qiáng)人工智能

通用嵌入式計(jì)算機(jī)和旨在處理推理算法的計(jì)算機(jī)之間存在明顯的區(qū)別。首先，推理引擎需要最高的計(jì)算性能。任何設(shè)計(jì)人員都可以將高端 X86 處理器從現(xiàn)成中取出并集成到系統(tǒng)中，甚至是包含數(shù)據(jù)中心平臺(tái)功能的系統(tǒng)。然而，在硬件和軟件方面，人工智能系統(tǒng)需要深厚的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，才能設(shè)計(jì)出具有最大吞吐量的系統(tǒng)。Premio的專家以其強(qiáng)大的硬件工程和工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)的設(shè)計(jì)符合這一要求。

Premio提出了一種稱為邊緣加速節(jié)點(diǎn)的模塊化技術(shù)，可以最大限度地提高邊緣的系統(tǒng)性能。硬件節(jié)點(diǎn)以物理方式連接到平臺(tái)的下部，并為需要數(shù)據(jù)采集以獲得實(shí)時(shí)洞察的邊緣級(jí)工作負(fù)載提供硬件加速。這種兩件式模塊化設(shè)計(jì)有助于保持平臺(tái)的堅(jiān)固性，同時(shí)通過創(chuàng)新罐式模塊和 GPU 中的非易失性存儲(chǔ)器 （NVMe） 固態(tài)磁盤驅(qū)動(dòng)器 （SSD） 提供性能加速，以實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算性能。每個(gè)邊緣加速節(jié)點(diǎn)都使用高轉(zhuǎn)速主動(dòng)冷卻來確保這些組件的可靠性。

Premio提供了許多不同的邊緣加速節(jié)點(diǎn)。例如，RCO-6000-CFL-2N2060S增加了一個(gè)熱插拔的NVMe SSD容器，能夠容納多達(dá)兩個(gè)15毫米U.2固態(tài)硬盤和一個(gè)PCIe GPU。第二種選擇是RCO-6000-CFL-4NH，可增強(qiáng)存儲(chǔ)能力，支持x2熱插拔NVMe SSD罐，可容納兩個(gè)15毫米U.2 SSD，用于支持硬件和軟件RAID的高容量NVMe存儲(chǔ)。第三種選擇是RCO-6000-CFL-8NS，專注于更多的高速NVMe存儲(chǔ)，使系統(tǒng)集成商能夠添加多達(dá)8個(gè)7毫米，2.5英寸。U.2 NVMe SSD，即將推出Premio的Edge Boost Node產(chǎn)品組合。

這種類型的拓?fù)浞浅Ｖ匾驗(yàn)閷τ诨谶吘壍耐评硐到y(tǒng)，存儲(chǔ)與駐留在背板上的 I/O 分離，從而最大限度地提高性能。“秘訣”在于平衡可用的PCIe通道數(shù)量以提供最佳性能，Premio能夠從其嵌入式和數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)架構(gòu)設(shè)計(jì)組合中提取這種設(shè)計(jì)技術(shù)。

其他必須考慮的 I/O 包括 USB、COM 接口，甚至 5G。對于電路板供應(yīng)商和 OEM 來說，處理高吞吐量 I/O 的一種好方法是通過模塊化 I/O 子板來增加靈活性。通過這種方法，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地提供所需的 I/O，并消除特定于應(yīng)用程序的工作負(fù)載的不必要的 I/O 選擇。

面向 ADAS 應(yīng)用的 AI

當(dāng)今一個(gè)流行的應(yīng)用是ADAS或高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)。這些復(fù)雜的系統(tǒng)基于有效的數(shù)據(jù)收集和共享為自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)用提供動(dòng)力，旨在為五級(jí)自動(dòng)駕駛不斷提供更智能的算法。

注意到這顯然是基于邊緣的應(yīng)用，邊緣加速節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)確保納入適當(dāng)?shù)募庸坦δ芎蜔嵴{(diào)節(jié)。例如，系統(tǒng)操作員需要始終動(dòng)態(tài)了解箱內(nèi)的溫度。在這里，可能的情況包括風(fēng)扇。作為耗電組件，該風(fēng)扇僅在必要時(shí)打開電源。

在Premio為其客戶提供的軟件開發(fā)工具包中，有一個(gè)應(yīng)用程序可以讓他們最大限度地利用這些風(fēng)扇，確定它們應(yīng)該何時(shí)打開，它們應(yīng)該以什么速度運(yùn)行等等。該軟件還提供了一個(gè)安全閥，因?yàn)樗梢詫⑺蠭/O讀取操作從各種外設(shè)暫停回CPU。此操作也可以使用物理按鈕和LED指示燈進(jìn)行。

最大化電源效率

電源效率是基于邊緣的推理引擎的重中之重。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)到需要將處理能力放置在更靠近物聯(lián)網(wǎng)傳感器的位置。直接的解決方案是添加各種性能加速器，通常以 GPU、NVMe 存儲(chǔ)和 M.2 加速器的形式出現(xiàn)。此設(shè)計(jì)策略的權(quán)衡是，每個(gè)組件都是高功耗組件，需要解決功耗與性能預(yù)算問題。將這些任務(wù)隔離到邊緣加速節(jié)點(diǎn)可增加處理能力并減少主機(jī)處理器上的負(fù)載，主機(jī)處理器在其堅(jiān)固耐用的寬功率輸入（從 9 V DC 到 48 V DC）中隔離。模塊化邊緣加速節(jié)點(diǎn)的一個(gè)獨(dú)特功能是，它可以在可靠性至關(guān)重要的最苛刻邊緣工作負(fù)載中為強(qiáng)大的性能加速模塊（NVMe SSD、GPU 或 m.2 加速器）提供電源穩(wěn)定性。

由于基于邊緣的推理引擎會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，因此存儲(chǔ)是關(guān)鍵。邊緣加速節(jié)點(diǎn)包括一個(gè) 6 Gbit/s SATA 接口，可以連接四個(gè)驅(qū)動(dòng)器（兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)外部驅(qū)動(dòng)器）。然而，集成 NVMe 驅(qū)動(dòng)器是此應(yīng)用的潛在游戲規(guī)則改變者。在這種特殊情況下，它通過最多四個(gè) 2.5 英寸、15 毫米驅(qū)動(dòng)器和另一個(gè)選項(xiàng)在八個(gè) 2.5 英寸、7 毫米驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行處理。

雖然板載存儲(chǔ)至關(guān)重要，但將數(shù)據(jù)與云協(xié)調(diào)的能力也至關(guān)重要。在此方案中，此過程通過標(biāo)準(zhǔn)千兆以太網(wǎng)或 10-Gbit/s 模塊進(jìn)行處理。WiFi或蜂窩LTE也是選項(xiàng)，具體取決于應(yīng)用和環(huán)境。由于該設(shè)計(jì)提供靈活的I/O子板，用戶甚至可以集成5G子板模塊，以實(shí)現(xiàn)與5G部署的超低延遲連接。

安全性和下一代可升級(jí)性

雖然任何工業(yè)平臺(tái)都必須包含適當(dāng)?shù)陌踩胧珜⑾到y(tǒng)性能推向邊緣會(huì)使安全性變得更加重要。Premio 建立在公認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如 TPM 2.0）之上，用于加密數(shù)據(jù)。然后是物理方面需要解決的問題——有人從字面上竊取了物理系統(tǒng)。為了解決這個(gè)問題，邊緣加速節(jié)點(diǎn)上的 NVMe 驅(qū)動(dòng)器位于鎖和鑰匙驅(qū)動(dòng)器籠后面。

邊緣加速節(jié)點(diǎn)的模塊化使其本質(zhì)上是可升級(jí)的。只需在模塊可用時(shí)將其更換為更高性能的版本即可。雖然此功能可能會(huì)略微增加物料清單 （BOM），但它可以保護(hù)長期投資，因?yàn)榭梢员ＷC系統(tǒng)具有更長的有效使用壽命。在軟件方面，可以通過局域網(wǎng)在現(xiàn)場進(jìn)行無線升級(jí)，并且由于內(nèi)置的安全功能，可以放心地完成。隨著行業(yè)轉(zhuǎn)向云原生升級(jí)路徑，這已成為升級(jí)的首選方法。只要系統(tǒng)保持“容器化”，安全問題就會(huì)得到解決和管理——無論是在系統(tǒng)的生命周期內(nèi)，還是在不斷變化的數(shù)字安全威脅環(huán)境中。

Premio認(rèn)識(shí)到其本地化制造使公司在競爭中占得先機(jī)。所有組裝均在其位于洛杉磯的工廠進(jìn)行，無論訂單規(guī)模如何。這消除了海外供應(yīng)鏈的潛在負(fù)擔(dān)，加快了上市時(shí)間并簡化了部署，使客戶能夠非常快速地啟動(dòng)和運(yùn)行企業(yè)規(guī)模和部署。

審核編輯：郭婷