德州仪器芯科技赋能中国新基建之人工智能

（全球TMT行业报道，日期：2021年11月24日）德州仪器（TI）中国区嵌入式产品系统与应用的总监Howard Jiang为我们揭示了何为成功的边缘人工智能系统。他认为其成功的关键要素包括精准感知、快速决策、人机协作、高效节能和安全可靠。其中，感知作为边缘人工智能的数据源头，具有极其重要的地位。

众所周知，感知、决策和执行是构成边缘人工智能的三个核心环节。随着边缘人工智能技术的飞速发展，对于感知和决策技术的要求也愈加严苛和差异化。特别是在嵌入式系统中，感知和决策技术的重要性更为突出。

霍华德·江（Howard Jiang），德州仪器（TI）中国区嵌入式产品系统与应用总监，为我们深入解读了感知在边缘人工智能中的角色。

感知：边缘人工智能的数据源泉

数据是边缘人工智能的基石，而感知则是这一数据的源头。正如人类的感知器官（如眼睛、耳朵等）用于感知自然世界一样，机器也需要通过各种传感器来感知外部环境。随着技术的不断进步，各种新型的传感器应运而生，为机器提供了更精准的感知能力。

TI推出的单芯片毫米波雷达系统在许多应用场景中表现出色。它不仅可以规避传统摄像头的弊端，同时支持多项数据融合，使机器能够更精准地感知目标。利用毫米波雷达的收发功能，可以高精度测量视野范围内物体及障碍物的距离和相对速度。

与传统的视觉和激光雷达传感器相比，毫米波传感器的一大优势是其在各种恶劣环境条件下（如雨、尘、烟、雾或霜等）的稳定性能。毫米波传感器可在完全黑暗或阳光直射的环境下正常工作。这些传感器具备坚固耐用的特点，能够满足IP69K标准，可直接安装在无外透镜、通风口或传感器表面的塑料外壳后面。

TI的单芯片毫米波雷达采用CMOS制成工艺技术，具备传统雷达所不具备的高性价比优势。它结合了ASIC后端处理，可显著降低BOM成本，减少产品尺寸，并减少对处理器的依赖。基于TI毫米波雷达设计的产品体积仅为微型激光雷达测距仪的三分之一，重量为其一半，显示出显著的优势。

感知是边缘人工智能的核心之一，而TI的单芯片毫米波雷达技术为这一领域的发展提供了新的可能性，为边缘人工智能系统的成功提供了关键支撑。毫米波雷达的跨界应用：从自动驾驶到智能家居

除了自动驾驶领域备受瞩目的应用，毫米波雷达正在跨越界限，步入更广阔的工业及智能家居、智能楼宇、医疗等领域。想象一下，当毫米波雷达与空调相结合，它能实现怎样的智能功能？风随人动，感知目标人体的姿态，自动开关，这一切的便捷操作都离不开毫米波雷达的精准感知。而在机械臂操作员的安全监测、物流机器人的避障检测，甚至是老人跌倒的监测中，毫米波雷达都展现出了其独特的优势，准确快速地感知环境，并满足数据脱敏的要求，可以安装在任何需要隐私保护的场所。

除了毫米波雷达，TI公司还推出了多种产品，如温度传感器、DLP技术和ToF等。这些产品进一步丰富了机器与人的交互方式，使得人与机器之间的连接更加紧密。

边缘人工智能背后的决策大脑

在边缘人工智能的世界中，决策需要一个聪明的“大脑”来完成数据处理和决策的任务。集成式SoC因其集成了多种功能而成为一个理想的选择。它们不仅容纳了各种处理元件以执行深度学习推理，还集成了许多用于整个嵌入式应用的必要组件。TI的Jacinto™ 7系列处理器正是这样一个高度集成的SoC。这款芯片不仅具备高性能计算和深度学习引擎，还有用于信号和图像处理的专用加速器，完全符合功能安全标准。除了广泛应用于高级驾驶辅助系统（ADAS），这款处理器在机器人、机器视觉和雷达等领域也大有可为。

集成的专用加速器中包括新一代的“C7x”DSP内核，它将TI的DSP和EVE内核完美结合，并增加了矢量浮点计算功能以实现代码向后兼容。随着边缘人工智能的兴起，DSP因其哈佛架构而能显著提升矩阵运算效率，非常适合神经网络计算加速。“MMA”深度学习加速器能在典型工作条件下，以低功率达到惊人的8TOPS计算性能。这一强大的“大脑”让边缘人工智能的应用变得更加广泛且强大。通用内核涵盖了多核Arm Cortex-A72、Cortex-R5F以及高性能的8XE GE8430 GPU等核心组件。Jacinto 7系列的多核异构处理器设计独步天下，能够针对各项任务进行精准选择和优化，实现卓越的性能提升和成本控制。TI将成熟的算法进行硬件化处理，结合不断进化的半导体技术，达成了性价比和功耗比的完美平衡。

例如，TI的ISP能够在芯片内嵌的硬件加速单元的支持下，自动实现一系列图像处理的惊人功能，包括宽动态调整、图像金字塔缩放、立体深度视觉以及密集光流算法加速等。Jacinto 7系列处理器不仅提供了涵盖硬件和软件的全面安全解决方案，满足汽车和工业市场的重要安全需求。而且，其经过独立功能安全评估机构（如T V S D）认证的硬件开发流程，针对ASIL-D功能进行了详细的系统设计。

面对当今ADAS数据融合带来的高带宽多端口挑战，Jacinto 7系列处理器展现了惊人的应变能力，集成了CSI-2等多路端口，能够同时连接多路传感器，满足高带宽数据的需求。该系列还集成了PCIe集线器和千兆以太网交换机，适用于域控制器，实现了更高水平的集成度。

为了方便用户开发，TI推出了TI-Edge-AI-Cloud工具，为Jacinto处理器上的AI推理提供了云端评估支持，并兼容多个业界通用和流行的深度学习框架（包括TensorFlow Lite、onNX Runtime、OpenGL ES等），帮助用户轻松编译和部署模型，加速推理过程。

Jacinto 7处理器不仅在视觉识别常用的CNN领域有所作为，而且在边缘人工智能场景如预测性维护所需的RNN方面也有出色表现。TI的工业应用处理器SitaraTM系列，集成了Arm Cortex-A系列内核，通过Arm NN实现相对低算力要求的边缘人工智能应用，为工业预测性维护等领域提供强大支持。