AI芯片加持，安防下一爆點(diǎn)：邊緣計(jì)算

摘要:邊緣計(jì)算是一個(gè)難題，它為IT架構(gòu)師和嵌入式開發(fā)人員提供了多種選擇。最終，它可以創(chuàng)建邊緣AI，從而實(shí)現(xiàn)更快、更豐富的決策。基于AI的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)超越了基于云的數(shù)據(jù)中心，因?yàn)橹匾腎oT傳感器數(shù)據(jù)的處理越來越接近數(shù)據(jù)最初所在的位置。

        邊緣計(jì)算是一個(gè)難題，它為IT架構(gòu)師和嵌入式開發(fā)人員提供了多種選擇。最終，它可以創(chuàng)建邊緣AI，從而實(shí)現(xiàn)更快、更豐富的決策?；贏I的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)超越了基于云的數(shù)據(jù)中心，因?yàn)橹匾腎oT傳感器數(shù)據(jù)的處理越來越接近數(shù)據(jù)最初所在的位置。

　　此舉將由配備了新的人工智能(AI)的芯片實(shí)現(xiàn)。芯片級邊緣AI正在驅(qū)動(dòng)下一代物聯(lián)網(wǎng)。

　　據(jù)德勤《2020科技、傳媒和電信行業(yè)預(yù)測》報(bào)告預(yù)測，2020年邊緣人工智能芯片——執(zhí)行或加速設(shè)備內(nèi)，而非遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的芯片或芯片部件——銷量將超過7.5億片，創(chuàng)造26億美元的收入。這一數(shù)據(jù)是德勤2017年預(yù)測3億片邊緣人工智能芯片銷量的兩倍以上，三年復(fù)合年均增長率高達(dá)36%。此外，還預(yù)測邊緣人工智能芯片市場將繼續(xù)加速發(fā)展，增長速度將超過芯片市場整體平均水平。至2024年，邊緣人工智能芯片銷量預(yù)計(jì)將超過——甚至可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過——15億片，年銷量增長率將達(dá)到至少20%，是半導(dǎo)體行業(yè)整體長期預(yù)測9%的復(fù)合年均增長率的兩倍以上。

        這些邊緣人工智能芯片很大可能將流向數(shù)量日益增長的消費(fèi)級設(shè)備，如高端智能手機(jī)、平板電腦、智能音箱及可穿戴設(shè)備等，同時(shí)亦將應(yīng)用于多個(gè)企業(yè)市場——機(jī)器人、攝像頭、傳感器及其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。兩者均是十分重要的市場。

　　消費(fèi)級邊緣人工智能芯片市場規(guī)模遠(yuǎn)大于企業(yè)市場，但其增長速度可能相對較慢。至2024年，邊緣人工智能芯片銷量預(yù)計(jì)將超過15億片，甚至可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這一數(shù)據(jù)，年銷量增長率將達(dá)到至少20%，是半導(dǎo)體行業(yè)整體長期預(yù)測9%的復(fù)合年均增長率的兩倍以上。

　　AI芯片是安防領(lǐng)域強(qiáng)需求

　　在電子安防產(chǎn)品市場中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)占據(jù)了過半的份額，市場規(guī)模達(dá)到962億元，成為構(gòu)建安防系統(tǒng)的核心。目前安防行業(yè)涉及多個(gè)領(lǐng)域，包括公安安防、智能家居、智能交通、智能制造、智慧城市等，主要需求還是來自于對人和車輛的檢索和識(shí)別，后期在行為識(shí)別方面的需求也會(huì)越來越大。在不久的將來，人工智能技術(shù)將會(huì)取代眾多傳統(tǒng)的安防技術(shù)，整個(gè)安防行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)到了比拼核心技術(shù)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

　　得益于深度學(xué)習(xí)的發(fā)展，以往模式識(shí)別中依靠人工完成的特征提取工作全部可以通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自主完成。它能夠?qū)⒁曨l圖像內(nèi)容轉(zhuǎn)化成清晰表達(dá)目標(biāo)屬性的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)深度挖掘，可有效提高數(shù)據(jù)處理效率。圖像和視頻的人工智能處理，是目前AI芯片商業(yè)化前景最樂觀的賽道，也是玩家們彎道超車的最佳機(jī)會(huì)。

　　目前市面上主流的人工智能攝像頭產(chǎn)品售價(jià)均為幾千元不等，是普通高清攝像頭的幾倍，其主要原因在于AI芯片成本居高不下。如何讓AI芯片成本降低，性能不斷提高，才是智能安防能否真正落地的關(guān)鍵。

　　邊緣計(jì)算是智能安防的主要瓶頸

　　1.應(yīng)用層面

　　目前，產(chǎn)品落地上主要體現(xiàn)在視頻結(jié)構(gòu)化(對視頻數(shù)據(jù)的識(shí)別和提取)、生物特征識(shí)別(指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等)、物體特征識(shí)別(車牌識(shí)別系統(tǒng))等應(yīng)用方向。安防系統(tǒng)每天產(chǎn)生的海量圖像和視頻信息造成了嚴(yán)重的信息冗余，識(shí)別準(zhǔn)確度和效率不夠，并且可應(yīng)用的領(lǐng)域較為局限。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為前后端分屬較為明顯的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在邊緣計(jì)算的應(yīng)用方面有很大潛力。攝像機(jī)作為前端采集設(shè)備，目前不僅清晰度大大提高，而且對智能化需求也越來越強(qiáng)，因此行業(yè)內(nèi)正在極力推進(jìn)攝像機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對視頻圖像內(nèi)容的實(shí)時(shí)處理，不但能夠極大地降低信息傳輸系統(tǒng)和后端設(shè)備的負(fù)擔(dān)，同時(shí)還能夠提升整個(gè)安防系統(tǒng)的響應(yīng)速度，為安防領(lǐng)域一直提倡的"事前預(yù)警、事中制止、事后復(fù)核"理念走向現(xiàn)實(shí)提供最有利的技術(shù)支撐。

　　比如在人臉識(shí)別應(yīng)用當(dāng)中，通過前端抓拍+中心分析的前后端智能相結(jié)合的模式，將人臉識(shí)別智能算法前置，在前端攝像機(jī)內(nèi)置高性能智能芯片，通過邊緣計(jì)算將人臉識(shí)別抓圖的壓力分?jǐn)偟角岸耍夥胖行牡挠?jì)算資源，以集中優(yōu)勢計(jì)算資源做更高效的分析。

　　2. 云端的難題

　?。?）數(shù)據(jù)傳輸成本高。隨著數(shù)據(jù)量激增，對傳輸帶寬壓力也不斷增加，邊緣端的無線傳輸模塊必須支持高速無線傳輸，這就需要更大的功耗，與邊緣端低功耗的需求是沖突的。

　?。?）許多終端應(yīng)用場景對延時(shí)非常敏感。比如平安城市中的異常行為檢查、人流量檢測等，都需要實(shí)時(shí)預(yù)警，延時(shí)較長是無法被接受的。

　　（3）像智能家居等場景對安全和隱私的需求，也使得云計(jì)算的發(fā)展受限，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心前，通過網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，匿名和加密，可以無需將所有終端數(shù)據(jù)都傳輸給云端，進(jìn)而有效地解決這些問題。

　　邊緣計(jì)算可以很好的解決這些問題，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，邊緣端既可以獨(dú)立作為智能處理模塊，也可以和云端配合（邊緣端做一些分析處理和過濾，再交給云端），這樣的解決方案對延時(shí)、帶寬和功耗等都有明顯優(yōu)勢。

低功耗AI芯片加持?jǐn)z像頭，邊緣設(shè)備智能化是安防新趨勢

      AI安防芯片是前端攝像頭智能化的關(guān)鍵因素，也是應(yīng)對視頻監(jiān)控高實(shí)時(shí)性要求的重要手段。城市各類犯罪呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢，尤其是突發(fā)性暴力犯罪，時(shí)間不可預(yù)測，要求攝像機(jī)或攝像頭自動(dòng)在圖像和視頻流中檢測和跟蹤人臉，進(jìn)行實(shí)時(shí)比對和決策。針對海量視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)性處理和反饋要求，云計(jì)算能力有限，存在諸如響應(yīng)不及時(shí)、功耗高、網(wǎng)絡(luò)帶寬需求高等問題。

　　隨著芯片技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，尤其是專門為視覺處理設(shè)計(jì)的終端芯片體積的減小、能耗的降低以及處理能力的增強(qiáng)，將AI 芯片放置在前端攝像機(jī)或攝像頭中，通過前移算力算法使終端設(shè)備擁有強(qiáng)大的視頻圖像采集技術(shù)和數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)能力，對視頻圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除圖像冗余信息，使得部分或全部視頻分析遷移到邊緣處，由此分?jǐn)傇浦行牡挠?jì)算和存儲(chǔ)壓力，提高視頻分析的速度。

　　目前中國的智能攝像頭產(chǎn)品已經(jīng)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域真正落地，低功耗的人臉抓拍、識(shí)別與相關(guān)屬性分析、視頻結(jié)構(gòu)化解析，可廣泛運(yùn)用于機(jī)場、車站、商業(yè)街以及旅游景區(qū)等人群密集的地方。

　　華為采用自研海思芯片，應(yīng)用到最新發(fā)布的智能攝像機(jī)系列中。地平線研發(fā)了主攻智能攝像頭的嵌入式AI芯片“旭日”， 并推出了面向安防領(lǐng)域的人工智能高清人臉識(shí)別網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。?？低?、大華等安防廠商也在拓展上游市場，加入了造芯的隊(duì)伍中。視頻監(jiān)控的前端智能已然成為了AI芯片廠商和老牌安防巨頭的必爭之地，由于AI芯片的成本是產(chǎn)品大規(guī)模普及應(yīng)用的制約因素，能夠自主研發(fā)AI安防芯片的公司將會(huì)獲得更多潛在市場。

我國的安防領(lǐng)域信息化基礎(chǔ)扎實(shí)，攝像頭、抓拍機(jī)部署密度較大，邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)采集已不存在障礙，且公共安全領(lǐng)域正廣泛開展大數(shù)據(jù)分析、計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，在數(shù)據(jù)庫的搭建、算法模型的訓(xùn)練、業(yè)務(wù)場景的適配方面，已經(jīng)具備較好基礎(chǔ)。從智能攝像頭的巨大市場可以看出，前端攝像頭等邊緣設(shè)備智能化是安防的一大新趨勢。