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促成次世代的自主系统
 

【作者: Chet Babla】2021年03月10日 星期三

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作者:Chet Babla


Arm的自主IP呼应开发人员在汽车与工业应用中部署次世代自主系统的需求。


自主能力能让电脑在极少、甚至没有人类介入的情况下,针对作业负载进行运算或作出决定。自主系统代表科技设计的一种改变,可以促成广泛的各式全新使用场景,并有可能让我们的生活、工作、移动与沟通的方式为之改观。


Arm专属的自主IP套件,包括处理器(CPU)、绘图处理器(GPU)与影像讯号处理器(ISP)都是从头开始设计,以便提供开发人员设计与部署次世代自主系统需要的所有资源。


如何定义自主系统?

自从人类早期学会利用石头塑造工具以来,驱动科技演进的力量,一直来自於如何让原本很困难或者很费时的过程自动化的欲??。石斧精心打造的刀锋,让我们可以把树木砍下来,在太阳下山前取得可用的柴火。囗袋型计算机可以用远比最聪明的人还快的速度,解决数学的问题。数据中心可以从拥有数千张影像的数据库中,近??即时地找出样态。


不过,现有大多数的技术在输入阶段与输出的决策方面,仍然都要仰赖人类协助。尽管科技已经与时俱进,让处理的速度变得更快且效率更高,但人类却没有能跟上。简单来说,我们人类反而成为瓶颈,而解决方案就是赋予运算系统在充份掌握资讯的情况下,进行自主决策的权限。


自主决策


图1 : 自主系统已经出现在越来越多的新兴使用场景,以及我们每天使用的装置中。
图1 : 自主系统已经出现在越来越多的新兴使用场景,以及我们每天使用的装置中。

自主系统已经出现在越来越多的新兴使用场景,以及我们每天使用的装置中。它们已经存在我们的智慧手机中,也就是当我们的装置决定我们的脸符合影像条件後自我解锁的时候。它们也越来越频繁地出现在汽车里:尽管完全的自动驾驶车辆或「自驾车」离商转还有段时间,先进驾驶辅助系统(ADAS)内建的自动化功能,最高已经能够协助我们降低四成的交通意外事故。


由於94%的道路交通意外事故发生的原因是人为的错误,赋予电脑某种型式的控制权--例如让在公路行驶的车辆保持车道中的位置--坦白说,很合理。我们也看到比完全自驾车范围更局限的自主系统,但仍然拥有庞大的潜能进行改变,例如最後一哩的递送与固定路线的交通车。这些类型的服务,是近期就可以部署的现实情况。


自主系统在工业中也越来越常见,特别是在智慧制造的环境中。与汽车的情况相同,我们离完全「放手」让自主机器人在工厂内执行所有任务的情景,还有段距离。但我们已经看到在规范好的实体界线内自主运作的机器人部署在仓库中,也看到有人利用机器学习(ML)找出生产线上产品的问题,或是认定系统显示即将故障的迹象时,让系统离线。



图2 : 自主系统在工业中也越来越常见,特别是在智慧制造的环境中。
图2 : 自主系统在工业中也越来越常见,特别是在智慧制造的环境中。

自主系统也已经促成某些层面的智慧制造与仓储,并透过资源更有效的使用,以及迎合客户与物流需求改变的能力,优化生产线与相关的物流作业。


次世代自主系统需要的关键促成技术

这些范例代表朝向完全技术自主目标迈进的旅程已经开启。但这个旅程不可能一蹴可几,过程中我们也需要关键促成技术的配合。


这些促成的技术必须符合某些需求,以确保系统:


* 遵照相关的安全标准以打造安全的系统


* 可以进行扩充,以应对各种作业负载与处理能力


* 可以即时运作、反应与回应


* 运作安全无虞


* 能够以节能的方式运作


* 可以使用如摄影机等感测器了解周遭环境


* 可供自主应用的开发人员取用


Arm技术应对自主系统设计「下一哩」的需求

Arm的autonomous IP套件,设计用意在於让未来自主系统的开发人员,可以运用比以往更简便的方式,让他们能更快、更安全且更有效率地实现愿景,同时应对如汽车业的ISO 26262与工业界的IEC 61508等产业的安全标准。


Arm Cortex-A78AE


Arm Cortex-A78AE 是 Arm 具备安全功能的最高效能处理器(CPU),能以更隹的功耗效率达成比之前产品高出 30% 的效能,同时相当适合自动驾驶与工业机器人等应用。Cortex-A78AE 支援的各种功能,可以达成关键的安全完整性等级(SIL)与汽车安全完整性等级(ASIL)的风险分类,同时利用在某些安全场景可以改善效能的全新 Hybrid 模式,让 2018 年推出的 Split-Lock 安全架构能力发扬光大。


Arm Mali-G78AE


Arm Mali-G78AE 是 Arm 第一个具备安全功能的绘图处理器(GPU),可以藉由动态分区(Flexible Partitioning)将工作负载安全地分配到4个分区。这个功能可以让自主的作业负载彼此分离开来,以提升安全性。Mali-G78AE包含可协助达成 ASIL B / SIL 2需求的功能,并且特别适合包括与安全相关的车用用户界面,或是工业机器人路线规划等应用。


Arm Mali-C71AE


Arm Mali-C71AE是一种可确保从多个摄影机自主视觉系统撷取最多资讯的影像讯号处理器(ISP),而上述系统可能必须在各种照明条件下运作。Mali-C71AE包含可协助达成ASIL B / SIL 2层级完整性的安全性功能,并能应对横跨汽车与工业应用的视觉应用。


把这三种处理技术整合到系统单晶片(SoC),将提供释放自主系统决策能力所需的节能与安全处理能力。


除了这些令人惊讶的全新硬体技术,Arm持续努力要赋予自主系统的开发人员更强大的能力。针对软体开发人员,Arm正在促成自主应用中大家熟知的云端原生技术,以便让开发更加便利;而Arm的开发解决方案同时可以加速软体开发与验证,并缩短产品的部署路径。针对自主矽晶圆的开发人员,我们的实体IP、训练与设计评估可以协助降低风险。


Arm透过授权让次世代的自主系统作出独立决定并自主安全地完成任务,为自主系统的开发人员带来充满全新可能性的世界。Arm相信自主与自主思考将成为未来最主要的运算作业负载。部署Arm自主IP的开发人员,将足以带动次世代自主系统与应用所需的弹性与可扩充的异质运算能力。


(本文作者Chet Babla为Arm车用事业部??总裁)


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