目前邊緣運(yùn)算多著重於物聯(lián)網(wǎng)需求，提供分散式功能給嵌入式系統(tǒng)。

隨著運(yùn)算資源成熟，邊緣運(yùn)算將成為所有產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的主導(dǎo)要素。

特別是機(jī)器人等各種複雜的邊緣裝置，都將加速此一轉(zhuǎn)變。

邊緣運(yùn)算是一種運(yùn)算拓樸，能將資訊的處理、內(nèi)容的收集與傳送都保留在靠近該資訊來源處，嘗試讓流量和處理工作都在本機(jī)進(jìn)行，目的在縮短延遲時(shí)間、發(fā)揮邊緣功能並賦予邊緣端更大的自主性。

更強(qiáng)大的邊緣運(yùn)算

Gartner研究副總裁Brian Burke表示，目前邊緣運(yùn)算多半著重於物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的需求，為製造或零售等特定產(chǎn)業(yè)提供離線或分散式功能給嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。然而運(yùn)算資源日趨成熟並走向?qū)I(yè)化，加上資料儲(chǔ)存量的增加，使邊緣端的功能日漸強(qiáng)大，邊緣運(yùn)算也將成為幾乎所有產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的主導(dǎo)要素。特別是機(jī)器人、無人機(jī)、自駕車和執(zhí)行系統(tǒng)等各種複雜的邊緣裝置，都將加速此一轉(zhuǎn)變。

圖一 : 企業(yè)在智慧製造可透過邊緣運(yùn)算來節(jié)省成本效益。

對(duì)於2020年之後邊緣運(yùn)算的發(fā)展預(yù)測，Gartner估計(jì)到了2023年，50％以上的企業(yè)資料會(huì)在資料中心或雲(yún)端以外的地方被創(chuàng)造出來以及被處理，這樣的比重到了2025年則將達(dá)到75％。而到了2023年年底，超過五成的大型企業(yè)將部署至少六個(gè)為物聯(lián)網(wǎng)或沈浸式體驗(yàn)部署的邊緣運(yùn)算解決方案。至於在2022，將會(huì)有超過五成的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)分析工作在邊緣端被執(zhí)行。

智慧製造效益最高

根據(jù)瞭解，在北美市場的邊緣運(yùn)算應(yīng)用上，目前是以智慧製造的相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)值效益最大，主要原因在於企業(yè)在智慧製造可透過邊緣運(yùn)算來節(jié)省成本效益。其次為電信營運(yùn)商透過邊緣運(yùn)算優(yōu)化其網(wǎng)路管理，尤其是影音數(shù)據(jù)管理。整體而言，以目前大廠的佈局來說，尤以智慧家庭、智慧製造、智慧零售、智慧城市等相關(guān)應(yīng)用居多，醫(yī)療照護(hù)、交通運(yùn)輸、能源等垂直領(lǐng)域也陸續(xù)有應(yīng)用案例衍生。

一般來說，應(yīng)用案例的需求要件，會(huì)決定所需使用的技術(shù)與終端樣貌。如自駕車相較於其他應(yīng)用，會(huì)較依賴視覺處理技術(shù)，系統(tǒng)還必須承受惡劣環(huán)境、天氣與路況等。每一個(gè)邊緣運(yùn)算設(shè)施，都需要依據(jù)個(gè)別應(yīng)用客製化，沒有單一解決方案能滿足每種不同的應(yīng)用案例。

@大標(biāo):AI運(yùn)算走向端雲(yún)共生

在過去，AI運(yùn)算多在雲(yún)端執(zhí)行，端點(diǎn)與裝置僅能作極為輕量的AI運(yùn)算，主要的運(yùn)作仍在雲(yún)端運(yùn)行。隨著神經(jīng)網(wǎng)路演算法、晶片異質(zhì)整合、記憶體內(nèi)運(yùn)算等技術(shù)的精進(jìn)，端點(diǎn)與裝置的運(yùn)算力預(yù)期將隨之提升，這也將使得終端裝置的AI能力出現(xiàn)顯著的躍進(jìn)。未來在終端裝置上，AI『推論』將有明顯的進(jìn)展，而雲(yún)端則專注AI『訓(xùn)練』。IDC預(yù)期未來AI運(yùn)算將走向『端雲(yún)共生（Edge/Cloud AI Mutualism）』，而電腦運(yùn)算、消費(fèi)裝置、零售、製造、醫(yī)療、能源、汽車、智慧城市將是AI端雲(yún)共生值得關(guān)注的八個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。

隨著AI運(yùn)算端雲(yún)共生的發(fā)展，IDC也預(yù)期到了2024年，全球超過50％的人機(jī)介面將會(huì)基於AI電腦視覺、語音、自然語言、AR/VR等技術(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生更多元且直覺的新興使用者體驗(yàn)。而到了2025年，全球約有50％的終端裝置都將具備電腦視覺與語音辨識(shí)等相關(guān)的AI神經(jīng)網(wǎng)路運(yùn)算能力。

值得注意的是，穿戴裝置在臺(tái)發(fā)展超過十年，但整體普及率僅達(dá)14.5％。隨著邊緣運(yùn)算、跨裝置平臺(tái)協(xié)作、更為人性化的互動(dòng)介面及更嚴(yán)密的資料保護(hù)，將使得下一代穿戴裝置與消費(fèi)者產(chǎn)生更多的互動(dòng)。IDC也預(yù)測，未來圍繞著優(yōu)化消費(fèi)者體驗(yàn)與垂直市場應(yīng)用的結(jié)合，將是突破臺(tái)灣穿戴市場發(fā)展的重要?jiǎng)幽堋?020年臺(tái)灣市場預(yù)期將看到更多穿戴裝置應(yīng)用於保險(xiǎn)、醫(yī)療、飯店，及其他服務(wù)導(dǎo)向類型的企業(yè)組織以及相關(guān)商業(yè)模型計(jì)算運(yùn)用。預(yù)估隨著這一波科技發(fā)展，2022年臺(tái)灣穿戴裝置普及率將達(dá)26％，吸引更多潛在消費(fèi)者進(jìn)入市場。

特定邊緣應(yīng)用的臺(tái)灣AI商機(jī)

隨著演算法技術(shù)的精進(jìn)，端點(diǎn)與裝置的運(yùn)算力隨之提升，這也將使終端裝置的AI能力出現(xiàn)顯著的躍進(jìn)。

工研院綜合預(yù)測邊緣端與裝置端AI晶片的市場規(guī)模，從2017年的793百萬美元，到2025年預(yù)估的51,623百萬美元，年複合成長率達(dá)68.5％。估計(jì)到了2025年，前三大的邊緣AI產(chǎn)品分別為智慧手機(jī)、智慧音箱、與抬頭顯示設(shè)備（如AR/VR/MR）。而成長最快速的產(chǎn)品則是消費(fèi)型與企業(yè)用的機(jī)器人及安全監(jiān)控?cái)z影機(jī)。

圖二 : 成長最快速的邊緣運(yùn)算產(chǎn)品是消費(fèi)型與企業(yè)用的機(jī)器人及安全監(jiān)控?cái)z影機(jī)。

在特定領(lǐng)域的專用AI系統(tǒng)，由於應(yīng)用背景需求明確，加上領(lǐng)域知識(shí)深厚、模型建立計(jì)算簡單可行，因此在單項(xiàng)測試之智慧水準(zhǔn)已可超越人類智慧，目前在許多領(lǐng)域已取得具體成效。但論及技術(shù)挑戰(zhàn)，則在於發(fā)展低能耗、高準(zhǔn)確率的認(rèn)知計(jì)算，包括新型運(yùn)算架構(gòu)電路設(shè)計(jì)、演算法等。未來AI晶片是特定的演算法加速器，來加速包括卷積神經(jīng)網(wǎng)路、遞迴神經(jīng)網(wǎng)路在內(nèi)的各種神經(jīng)網(wǎng)路演算法，專用晶片的最大優(yōu)勢在於其成本和功耗降低，可以大幅提升人工智慧演算法運(yùn)行效率。

工研院產(chǎn)科國際所分析師范哲豪觀察分析，記憶體是各種邊緣裝置AI晶片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，臺(tái)灣具完整的記憶體產(chǎn)業(yè)鏈，及豐富的生產(chǎn)製造經(jīng)驗(yàn)。若在發(fā)展AI晶片時(shí)能有密切的整合關(guān)係，將具強(qiáng)大的優(yōu)勢。臺(tái)灣半導(dǎo)體業(yè)者擅長IC硬體設(shè)計(jì)，已有許多與國外AI新創(chuàng)公司合作開發(fā)電腦視覺或3D感測之案例。加上臺(tái)灣AI晶片聯(lián)盟（AITA）的成立，預(yù)期將產(chǎn)生更大的合作綜效。未來邊緣端的IoT裝置所使用的控制晶片，皆將內(nèi)含AI加速晶片。以臺(tái)灣過去豐富的IoT裝置製造經(jīng)驗(yàn)，未來若結(jié)合AI晶片共同發(fā)展，將在國際市場上更具競爭優(yōu)勢。

結(jié)語

從2017年的AI元年開始，各相關(guān)企業(yè)都開始投入佈局AI技術(shù)。到了2019年，AI的應(yīng)用需求更是明確，許多原先以雲(yún)端運(yùn)算為基礎(chǔ)的產(chǎn)品都紛紛轉(zhuǎn)向終端運(yùn)算處理。連網(wǎng)設(shè)備現(xiàn)在為了解決包括網(wǎng)路頻寬不足、通訊延遲、缺乏網(wǎng)路覆蓋、資料隱私與機(jī)密等需求，對(duì)終端AI運(yùn)算能力的需求也逐漸超過雲(yún)端運(yùn)算。除了演算法和巨量資料，作為AI的三大要素之一，運(yùn)算能力也變得非常重要。目前各大晶片廠商都在致力於開發(fā)自家的AI邊緣運(yùn)算晶片，將AI運(yùn)算從雲(yún)端逐漸向終端轉(zhuǎn)移。我們可以說，經(jīng)歷了前幾年的醞釀，在未來的日子裡，邊緣運(yùn)算將在所有人生活中扮演更為關(guān)鍵的角色。