Edge AI工控機(jī)的定義、挑選考量與常見應(yīng)用

何謂Edge AI

在傳統(tǒng)的AI部署方式中，邊緣端的數(shù)據(jù)會(huì)集中到一臺(tái)具備強(qiáng)大運(yùn)算能力的服務(wù)器上，由這臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)的模型訓(xùn)練和預(yù)測(cè)。為了讓來自不同地點(diǎn)的使用者能夠存取并使用這些AI模型，服務(wù)器會(huì)連接到網(wǎng)絡(luò)，并依照特定的安全協(xié)議，允許網(wǎng)絡(luò)用戶安全地連線到服務(wù)器進(jìn)行操作。

而近來熱門的Edge AI簡單來說就是邊緣運(yùn)算 (Edge Computing)和人工智能 (AI)的結(jié)合，是將AI模型和算法安排在負(fù)責(zé)處理邊緣運(yùn)算的工控機(jī)上，除了就近擷取設(shè)備端所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)外，還能夠進(jìn)行資料處理與機(jī)器學(xué)習(xí)的任務(wù)。透過Edge AI，不再需要將大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器，除了有效縮短處理時(shí)間、提高反應(yīng)速度外，也能夠降低對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也更具安全性。

在這段工作流程中，負(fù)責(zé)在邊緣端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與智能判斷的設(shè)備稱為Edge AI工控機(jī)。這些工控機(jī)不僅要求高效能，還需要具備環(huán)境適應(yīng)性，也必須安裝在有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方。無論是工廠、醫(yī)院、停車場(chǎng)，還是生活環(huán)境中的路燈和充電樁，Edge AI工控機(jī)都能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和決策，通過智能化技術(shù)提高營運(yùn)效率。

挑選Edge AI工控機(jī)的關(guān)鍵考量

環(huán)境適應(yīng)性與可靠度

Edge AI工控機(jī)通常被安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)端，相較于舒適的數(shù)據(jù)中心或涼爽的辦公室，它們必須面對(duì)使用環(huán)境的嚴(yán)格考驗(yàn)。這些不可預(yù)測(cè)的環(huán)境包括偏僻的郊外、潮濕低溫的生鮮工廠或持續(xù)震動(dòng)的列車車廂等。能在惡劣環(huán)境中持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行并展現(xiàn)高度可靠性，是Edge AI工控機(jī)的首要條件。除了克服溫度、濕度、震動(dòng)等基本挑戰(zhàn)，Edge AI工控機(jī)還需要應(yīng)對(duì)環(huán)境中可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定電壓、強(qiáng)烈的電磁干擾或是潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，具備多樣的工業(yè)級(jí)防護(hù)成為標(biāo)配，如過電流保護(hù) (OCP)、過電壓保護(hù)（OVP）、靜電放電保護(hù)（ESD）外，是否擁有UL安全認(rèn)證或符合工業(yè)環(huán)境的EMC標(biāo)準(zhǔn)（如EN 61000-6-2/4）也是選擇Edge AI工控機(jī)時(shí)可以多方考慮的因素。這些認(rèn)證將確保設(shè)備在各種環(huán)境中的可靠性與安全性。

任務(wù)復(fù)雜度

Edge AI強(qiáng)調(diào)的是讓使用者不再需要連接到云端服務(wù)器，而是直接在Edge AI工控機(jī)上進(jìn)行AI模型的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，因此工控機(jī)運(yùn)算能力的好壞就格外關(guān)鍵。AI的三大核心要素包括運(yùn)算能力、算法和數(shù)據(jù)，用戶可依據(jù)運(yùn)算量、數(shù)據(jù)量以及處理速度等需求，來決定進(jìn)行圖像推理或判斷工控機(jī)所需要的運(yùn)算能力。

對(duì)于處理基礎(chǔ)的Edge AI應(yīng)用來說，CPU的運(yùn)算能力可能已經(jīng)足夠，尤其是隨著Intel不斷提高CPU效能并整合更多的GPU運(yùn)算能力，再加上神經(jīng)處理單元 (NPU)的增多，使得許多AI推理應(yīng)用無需額外的加速器即可完成。但面對(duì)更多精密、復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用，則需要選擇配備獨(dú)立GPU顯卡或?qū)Ｓ眉铀倨鞯闹懈唠AEdge AI工控機(jī)。

目前市面上主流的GPU顯卡分為三種類型：SoM、MXM和PEG。SoM模式的GPU是一種體積小、功耗低、專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的GPU，通常用于需要高效能且低功耗的應(yīng)用場(chǎng)合。而MXM (Mobile PCI Express Module) GPU是一種可插拔的GPU模塊，具有靈活性和可升級(jí)性，也很廣泛應(yīng)用于工業(yè)工控機(jī)中。而PEG (PCI Express Graphics) GPU是傳統(tǒng)的顯卡，通常插入主板的PCIe插槽中，提供強(qiáng)大的圖形處理能力，適合需要杰出運(yùn)算性能的應(yīng)用，如高頻圖像處理和深度學(xué)習(xí)。用戶可以根據(jù)具體的任務(wù)需求選擇合適的解決方案。

散熱能力

長時(shí)間執(zhí)行任務(wù)的Edge AI工控機(jī)，在運(yùn)作過程中無論是CPU或GPU的溫度會(huì)迅速的升高，如果沒有優(yōu)異的散熱技術(shù)，將導(dǎo)致系統(tǒng)過熱而自動(dòng)降頻，從而影響運(yùn)算效率。因此，Edge AI工控機(jī)的散熱技術(shù)也成為決定要素之一。

CincozeGP-3000作為Edge AI工控機(jī)的旗艦機(jī)型，除了使用主動(dòng)散熱的風(fēng)扇設(shè)計(jì)外，還搭配了Cincoze引以為傲的被動(dòng)式散熱技術(shù)。通過導(dǎo)熱性優(yōu)異的銅和散熱效果出色的鋁，結(jié)合精算過的專屬散熱布局，實(shí)現(xiàn)了杰出的散熱成果。更值得一提的是，在設(shè)計(jì)之初就考慮到工業(yè)環(huán)境中可能存在的粉塵與雜質(zhì)，采用了專利的防塵式散熱結(jié)構(gòu)（專利號(hào) I778522）。這種設(shè)計(jì)不僅能集中風(fēng)扇的氣流有效帶走熱能，還能阻隔粉塵和臟污進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，從而延長設(shè)備的使用壽命。

Edge AI工控機(jī)的常見應(yīng)用

制造 -質(zhì)量控制和缺陷檢測(cè)

在制造領(lǐng)域中，質(zhì)量控制和缺陷檢測(cè)是Edge AI常見的應(yīng)用。配備高效能的CPU和GPU的Edge AI工控機(jī)可以實(shí)時(shí)處理來自高分辨率相機(jī)的精密圖像，透過運(yùn)行預(yù)先訓(xùn)練的AI模型進(jìn)行智能分析，識(shí)別出表面瑕疵、尺寸偏差或形狀異常等肉眼難以發(fā)現(xiàn)的生產(chǎn)異?；蛉毕?，并立即生成檢測(cè)報(bào)告提供給操作員或自動(dòng)化系統(tǒng)，以便進(jìn)行后續(xù)的修復(fù)或調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。這不僅縮短了檢測(cè)時(shí)間、降低了不良率外，透過有效的質(zhì)量控制，強(qiáng)化企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和客戶滿意度。

案例分享 :一家亞太廣為人知的自動(dòng)化設(shè)備商使用CincozeGP-3000搭載INTEL Core i CPU以及NVIDIA GeForce RTX 3070 GPU卡作為PCBA缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。該公司利用AOI和深度學(xué)習(xí)軟件來準(zhǔn)確地檢測(cè)和標(biāo)記PCBA缺陷，例如材料表面缺陷、焊接缺陷或組件缺失、錯(cuò)位等，還可自動(dòng)對(duì)正常品和瑕疵品進(jìn)行分類，大幅提高檢測(cè)效率和良品率。

城市建設(shè) –智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

打造智慧城市一直是各國政府積極努力的目標(biāo)，其中智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)是為市民提供更順暢、更環(huán)保的出行體驗(yàn)當(dāng)中很重要的一環(huán)。通過實(shí)時(shí)分析交通數(shù)據(jù)，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測(cè)車輛行為，從而精確地調(diào)整交通信號(hào)的切換時(shí)機(jī)。這不僅顯著緩解擁堵，還縮短了等紅燈的時(shí)間和燃料消耗，對(duì)于減少城市的碳排放做出了貢獻(xiàn)。

案例分享 :一所歐洲優(yōu)秀大學(xué)的環(huán)境工程研究所開發(fā)了一套智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，改善了所在城市交通擁堵的窘境。這套系統(tǒng)需要透過Edge AI工控機(jī)來連接各種周邊監(jiān)控設(shè)備與偵測(cè)雷達(dá)，除了實(shí)時(shí)處理相關(guān)的交通數(shù)據(jù)外，也需要透過預(yù)先訓(xùn)練的AI模型進(jìn)行智能分析來優(yōu)化交通信號(hào)的控制。

能源 –海上油田的智慧鉆井

復(fù)雜且危險(xiǎn)的海上油田鉆井任務(wù)，涉及大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和決策，而導(dǎo)入智能鉆井系統(tǒng)將顯著提高作業(yè)的效率和安全性。Edge AI工控機(jī)可以實(shí)時(shí)處理來自多種傳感器的數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)、壓力、溫度等，并利用AI算法進(jìn)行智能分析，從而優(yōu)化鉆井操作或是對(duì)于各種設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)。這不僅能縮短鉆井時(shí)間，還能有效預(yù)防潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，確保鉆井作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性。

案例分享 :德承在北歐的客戶是一家在石油及天然氣行業(yè)中高度知名的設(shè)備制造商，以其在生產(chǎn)、鉆井和加工領(lǐng)域的技術(shù)而著稱。為了優(yōu)化智能鉆井系統(tǒng)的效率和安全性，提供更好和更快的鉆井過程，采用了德承DS-1402作為Edge AI工控機(jī)。

車載 –警車行動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

AI技術(shù)也加入打擊犯罪的行列，具有行動(dòng)監(jiān)控功能的智能警車可成為維護(hù)城市安全的重要力量。安裝在智能警車的行動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠連接城市的數(shù)據(jù)中心，為交通管理和緊急應(yīng)對(duì)提供更精準(zhǔn)的支持外，也能夠透過對(duì)車牌迅速識(shí)別并報(bào)告涉及贓車或有問題的車輛，從而有效地遏制犯罪行為。

案例分享：歐洲一家軍事設(shè)備商打造了智能警車行動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，透過CincozeDX-1100實(shí)現(xiàn)拍照、錄像、定位和自動(dòng)車牌辨識(shí)并與車輛數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)揪出問題車輛，有效提升一線警察的執(zhí)法效率。

審核編輯 黃宇