賦予終端更高智慧 Arm添AI平台生力軍

作者 : Anthea Chuang,EE Times Taiwan

Arm為其人工智慧平台添新血——Cortex-M55,以及針對Cortex-M平台的微神經網路處理器(microNPU) Ethos-U55。

未來將進入到第五波運算的時代。而第五波運算時代將由各式各樣的終端裝置引領,其中物聯網(IoT)、5G通訊與人工智慧(AI)將是促使終端裝置具備運算能力的關鍵技術。看準第五波運算中,終端裝置將因人工智慧技術的導入,衍生更多創新與新商機,有鑑於此,Arm為其人工智慧平台添新血——Cortex-M55,以及針對Cortex-M平台的微神經網路處理器(microNPU) Ethos-U55。

Arm台灣總裁曾志光表示,第五波運算會將整個數位世界化為數據,也就是透過各式各樣終端裝置,隨時隨地、無時不刻地收集著人們周遭的各種資訊,再透過終端裝置的運算能力,將各式各樣的數位資訊轉化為數據,再透過人工智慧、機器學習等技術,將數據化為提升人類生活舒適度的各種創新應用。也因此終端裝置必須擁有更高的智慧,此時人工智慧與5G技術即扮演了重要角色。

「人工智慧絕對不會只在雲端或邊緣發生,終端裝置內建人工智慧勢必是未來一大趨勢。」Arm應用工程總監徐達勇指出。但眾所周知,運算能力越高意味著功耗將越大,因此終端裝置若是導入人工智慧技術,勢必也須兼顧功耗的難題;另外,終端裝置研發時也須考慮上市時間,不能因引進人工智慧,使得研發時間過長而導致喪失市場先機;而Arm新推出的Cortex-M55與Ethos-U55平台,以最佳化的架構、易於設計的特性和完整的生態系統,協助終端產品開發者解決上述問題。

Arm人工智慧能力最強大的處理器核心

微控制器可謂是各類終端裝置上最主要的處理核心,因此終端裝置的人工智慧運算能力勢必是來自於微控制器,而Cortex-M55即是現階段Arm Cortex-M系列中,人工智慧能力最強大的微控制IP核心。徐達勇表示,Cortex-M55是首個基於Arm8.1M架構、內建Arm Helium向量技術的核心,不僅可提升終端數位訊號處理(DSP)與機器學習效能,並高校節能,還能讓終端裝置具備基礎機器學習和神經網路推理的多元能力。

此外,顧及終端裝置更靠近使用者,隱私與資料安全在裝置開發時需相當重視,Cortex-M55與其他Cortex-M系列一樣,也內建了Arm TrustZone安全技術。種種特性,使得Cortex-M55能同時兼顧功耗與運算效能,並使得具備人工智慧能力的終端裝置,擁有高安全性、低延遲與高可靠性。

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最佳化各類機器學習應用的Arm Cortex-M處理解決方案。
(資料來源:Arm)

Ethos-U55專為Cortex-M打造的microNPU

Ethos-U55具備先進的壓縮技術、減少電力消耗,並可顯著縮小機器學習模型尺寸特性,為體積受限的嵌入式與物聯網裝置提升機器學習的推理能力,可與Cortex-M55、M33、M7與M4搭配。而針對需求更高的機器學習系統,可搭配Cortex-M55及Ethos-U55,此組合與現有的Cortex-M相比,機器學習效能可增加480倍。

徐達勇說明,事實上,從硬體整合的角度上來看,若是共用匯流排通訊介面,Ethos-U55可和任何Arm Cortex-M系列核心搭配,包括Cortex-M0;但從市場需求面來分析,由於Cortex-M0內部並未有DSP功能,因此僅適用於無須DSP功能的終端應用裝置中,較無法滿足需較強人工智慧處理能力終端裝置市場所需。

不僅如此,為降低開發人員導入人工智慧技術時所面臨的技術挑戰,Arm亦特別推出完整支援Cortex-M55與Ethos-U55的開發工具,以簡化設計。協助設計者能夠無縫開發裝置所需的人工智慧能力,並獲得最佳的效能。

隨著物聯網及人工智慧的進展,以及5G通訊技術的推出,未來更多小型且成本敏感的終端裝置會具備更高的智慧,功能也會越來越強大,且對於雲端與網際網路的依賴也會降低。曾志光認為,透過兩款新的人工智慧平台,以及新的設計架構,勢必能為終端裝置帶來更多DSP與機器學習能力,並為製造商帶來新的機會與商機,最終進一步提升人類生活的便利與舒適度。

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2020年3月號

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