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促成次世代的自主系統
 

【作者: Chet Babla】   2021年03月10日 星期三

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Arm的自主IP呼應開發人員在汽車與工業應用中部署次世代自主系統的需求。


自主能力能讓電腦在極少、甚至沒有人類介入的情況下,針對作業負載進行運算或作出決定。自主系統代表科技設計的一種改變,可以促成廣泛的各式全新使用場景,並有可能讓我們的生活、工作、移動與溝通的方式為之改觀。


Arm專屬的自主IP套件,包括處理器(CPU)、繪圖處理器(GPU)與影像訊號處理器(ISP)都是從頭開始設計,以便提供開發人員設計與部署次世代自主系統需要的所有資源。


如何定義自主系統?

自從人類早期學會利用石頭塑造工具以來,驅動科技演進的力量,一直來自於如何讓原本很困難或者很費時的過程自動化的欲望。石斧精心打造的刀鋒,讓我們可以把樹木砍下來,在太陽下山前取得可用的柴火。口袋型計算機可以用遠比最聰明的人還快的速度,解決數學的問題。數據中心可以從擁有數千張影像的數據庫中,近乎即時地找出樣態。


不過,現有大多數的技術在輸入階段與輸出的決策方面,仍然都要仰賴人類協助。儘管科技已經與時俱進,讓處理的速度變得更快且效率更高,但人類卻沒有能跟上。簡單來說,我們人類反而成為瓶頸,而解決方案就是賦予運算系統在充份掌握資訊的情況下,進行自主決策的權限。


自主決策


圖1 : 自主系統已經出現在越來越多的新興使用場景,以及我們每天使用的裝置中。
圖1 : 自主系統已經出現在越來越多的新興使用場景,以及我們每天使用的裝置中。

自主系統已經出現在越來越多的新興使用場景,以及我們每天使用的裝置中。它們已經存在我們的智慧手機中,也就是當我們的裝置決定我們的臉符合影像條件後自我解鎖的時候。它們也越來越頻繁地出現在汽車裡:儘管完全的自動駕駛車輛或「自駕車」離商轉還有段時間,先進駕駛輔助系統(ADAS)內建的自動化功能,最高已經能夠協助我們降低四成的交通意外事故。


由於94%的道路交通意外事故發生的原因是人為的錯誤,賦予電腦某種型式的控制權--例如讓在公路行駛的車輛保持車道中的位置--坦白說,很合理。我們也看到比完全自駕車範圍更侷限的自主系統,但仍然擁有龐大的潛能進行改變,例如最後一哩的遞送與固定路線的交通車。這些類型的服務,是近期就可以部署的現實情況。


自主系統在工業中也越來越常見,特別是在智慧製造的環境中。與汽車的情況相同,我們離完全「放手」讓自主機器人在工廠內執行所有任務的情景,還有段距離。但我們已經看到在規範好的實體界線內自主運作的機器人部署在倉庫中,也看到有人利用機器學習(ML)找出生產線上產品的問題,或是認定系統顯示即將故障的跡象時,讓系統離線。



圖2 : 自主系統在工業中也越來越常見,特別是在智慧製造的環境中。
圖2 : 自主系統在工業中也越來越常見,特別是在智慧製造的環境中。

自主系統也已經促成某些層面的智慧製造與倉儲,並透過資源更有效的使用,以及迎合客戶與物流需求改變的能力,優化生產線與相關的物流作業。


次世代自主系統需要的關鍵促成技術

這些範例代表朝向完全技術自主目標邁進的旅程已經開啟。但這個旅程不可能一蹴可幾,過程中我們也需要關鍵促成技術的配合。


這些促成的技術必須符合某些需求,以確保系統:


* 遵照相關的安全標準以打造安全的系統


* 可以進行擴充,以應對各種作業負載與處理能力


* 可以即時運作、反應與回應


* 運作安全無虞


* 能夠以節能的方式運作


* 可以使用如攝影機等感測器瞭解周遭環境


* 可供自主應用的開發人員取用


Arm技術應對自主系統設計「下一哩」的需求

Arm的autonomous IP套件,設計用意在於讓未來自主系統的開發人員,可以運用比以往更簡便的方式,讓他們能更快、更安全且更有效率地實現願景,同時應對如汽車業的ISO 26262與工業界的IEC 61508等產業的安全標準。


Arm Cortex-A78AE


Arm Cortex-A78AE 是 Arm 具備安全功能的最高效能處理器(CPU),能以更佳的功耗效率達成比之前產品高出 30% 的效能,同時相當適合自動駕駛與工業機器人等應用。Cortex-A78AE 支援的各種功能,可以達成關鍵的安全完整性等級(SIL)與汽車安全完整性等級(ASIL)的風險分類,同時利用在某些安全場景可以改善效能的全新 Hybrid 模式,讓 2018 年推出的 Split-Lock 安全架構能力發揚光大。


Arm Mali-G78AE


Arm Mali-G78AE 是 Arm 第一個具備安全功能的繪圖處理器(GPU),可以藉由動態分區(Flexible Partitioning)將工作負載安全地分配到4個分區。這個功能可以讓自主的作業負載彼此分離開來,以提升安全性。Mali-G78AE包含可協助達成 ASIL B / SIL 2需求的功能,並且特別適合包括與安全相關的車用用戶界面,或是工業機器人路線規劃等應用。


Arm Mali-C71AE


Arm Mali-C71AE是一種可確保從多個攝影機自主視覺系統擷取最多資訊的影像訊號處理器(ISP),而上述系統可能必須在各種照明條件下運作。Mali-C71AE包含可協助達成ASIL B / SIL 2層級完整性的安全性功能,並能應對橫跨汽車與工業應用的視覺應用。


把這三種處理技術整合到系統單晶片(SoC),將提供釋放自主系統決策能力所需的節能與安全處理能力。


除了這些令人驚訝的全新硬體技術,Arm持續努力要賦予自主系統的開發人員更強大的能力。針對軟體開發人員,Arm正在促成自主應用中大家熟知的雲端原生技術,以便讓開發更加便利;而Arm的開發解決方案同時可以加速軟體開發與驗證,並縮短產品的部署路徑。針對自主矽晶圓的開發人員,我們的實體IP、訓練與設計評估可以協助降低風險。


Arm透過授權讓次世代的自主系統作出獨立決定並自主安全地完成任務,為自主系統的開發人員帶來充滿全新可能性的世界。Arm相信自主與自主思考將成為未來最主要的運算作業負載。部署Arm自主IP的開發人員,將足以帶動次世代自主系統與應用所需的彈性與可擴充的異質運算能力。


(本文作者Chet Babla為Arm車用事業部副總裁)


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