為什么是邊緣計(jì)算？

邊緣計(jì)算對(duì)于充分發(fā)揮人工智能 (AI)、機(jī)器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的全部潛能至關(guān)重要。這些技術(shù)正在融入我們生活的方方面面：自動(dòng)駕駛、智能樓宇、機(jī)器人、供應(yīng)鏈管理和醫(yī)療保健。為了實(shí)現(xiàn)這些智能技術(shù)的一貫承諾，更快的計(jì)算和數(shù)據(jù)傳輸速度必須更接近智能設(shè)備、更接近“邊緣”。荷蘭創(chuàng)業(yè)技術(shù)公司 HIRO 利用模塊化電源在可擴(kuò)展微型數(shù)據(jù)中心中實(shí)現(xiàn)低延遲應(yīng)用，這些應(yīng)用由 Vicor 的 DCM 電源模塊供電。

邊緣計(jì)算是推動(dòng)這個(gè)智能世界發(fā)展的隱形動(dòng)力，旨在以我們從未想象過的方式讓我們的生活變得更輕松、更美好。但它是什么樣子的呢？其推動(dòng)力量是什么？同樣重要的是，如何可靠高效地為邊緣供電？

荷蘭創(chuàng)業(yè)技術(shù)公司 HIRO 開發(fā)了高性能的創(chuàng)新可靠邊緣基礎(chǔ)架構(gòu)（軟硬件），可將智能邊緣作為一種服務(wù)交付給工業(yè)以及其它終端用戶。他們看到智能邊緣服務(wù)穩(wěn)步增長的需求，這些服務(wù)不僅可自動(dòng)運(yùn)行，而且還支持針對(duì)多個(gè)租戶（共享軟件實(shí)例訪問的用戶組）進(jìn)行大數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)分析，同時(shí)也可在多個(gè)地點(diǎn)安全共享分析結(jié)果。

為什么是邊緣計(jì)算？

邊緣計(jì)算作為速度更快的（中間層）數(shù)據(jù)中繼技術(shù)，可在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵任務(wù)實(shí)時(shí)響應(yīng)。邊緣計(jì)算支持本地 AI，無需依賴云端 AI，可顯著推動(dòng)服務(wù)和應(yīng)用。邊緣計(jì)算技術(shù)將有限的內(nèi)存、存儲(chǔ)和更接近數(shù)據(jù)生成位置的節(jié)點(diǎn)計(jì)算集成在云計(jì)算架構(gòu)中。它們有助于智能決策何時(shí)將計(jì)算從邊緣移至云端，同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)能力以及數(shù)據(jù)安全性和敏感性。

這種行業(yè)首選的方式可實(shí)現(xiàn)期待已久的發(fā)展，包括工廠 4.0 和智能制造、5G、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、自動(dòng)駕駛汽車、智慧城市、智慧醫(yī)院、機(jī)器人技術(shù)以及機(jī)器視覺等。

邊緣計(jì)算的成功取決于是否有適當(dāng)?shù)挠布合到y(tǒng)能夠低成本地提供必要的處理速度和能力，同時(shí)還能在常規(guī)數(shù)據(jù)中心之外遇到的監(jiān)管較少和不可預(yù)測性更大的環(huán)境中生存。

邊緣計(jì)算硬件必須包含緊湊、節(jié)能的解決方案，可廣泛部署在空間有限的惡劣環(huán)境中，從而可讓計(jì)算更接近傳感器以及其它數(shù)據(jù)源。硬件包括供電網(wǎng)絡(luò)，而笨重的傳統(tǒng)大型低壓電源解決方案無法支持邊緣不斷增長的功率密度和小巧的外形，這是邊緣計(jì)算創(chuàng)新的主要瓶頸。

一款可擴(kuò)展的高效率解決方案

HIRO 創(chuàng)建了邊緣微型數(shù)據(jù)中心 (EMDC)，這是一種高度可擴(kuò)展的緊湊邊緣計(jì)算資源，可在惡劣外部環(huán)境中可靠地運(yùn)行。它可將任何類型、任何數(shù)量的 CPU、GPU、FPGA 和 NVMe（非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)）介質(zhì)集成在從 1.5kW 鞋盒大小的設(shè)備到 500kW 集裝箱化的邊緣設(shè)備的平臺(tái)上。這些平臺(tái)為全固態(tài)化和模塊化，不僅需要的維護(hù)極少，而且無需散熱?？赏ㄟ^風(fēng)扇支持的干冷器（見圖）或完全被動(dòng)的干冷器散掉，使 EMDC 無源。高帶寬、雙交換結(jié)構(gòu)（PCIe、以太網(wǎng)）和可擴(kuò)展設(shè)計(jì)有助于客戶完全自由地使用任意組合和數(shù)量的 CPU、加速器和閃存組成 EMDC。

具有社區(qū)影響的實(shí)際應(yīng)用

HIRO 特別致力于構(gòu)建分布在歐洲各學(xué)術(shù)醫(yī)院的邊緣基礎(chǔ)架構(gòu)，以支持大型數(shù)據(jù)集，甚至是實(shí)時(shí)程序。醫(yī)院依靠超越其自身數(shù)據(jù)集之外的大型數(shù)據(jù)集，以訓(xùn)練有助于發(fā)現(xiàn)和治療心血管疾病、癌癥、腫瘤以及其它復(fù)雜疾病的 AI 模型。此外，一些醫(yī)院還在手術(shù)室中使用邊緣計(jì)算技術(shù)。術(shù)中功能超聲 (IOfUS) 通過直接顯示神經(jīng)結(jié)構(gòu)和支持手術(shù)過程（見圖 2），可在擴(kuò)大外科醫(yī)生視野的同時(shí)，提高手術(shù)效果和患者安全性。IOfUS 是術(shù)中顱腦成像最經(jīng)濟(jì)、侵入性最小的方法。超聲很便攜、也很靈活，必要時(shí)可在手術(shù)過程中提供實(shí)時(shí)術(shù)中成像。因此，使用邊緣微型數(shù)據(jù)中心，可以密切監(jiān)控手術(shù)進(jìn)展，不會(huì)在工作流程中出現(xiàn)重大延誤或中斷。

HIRO 還在從事耗資 1600 萬歐元的 BRAINE 項(xiàng)目，該項(xiàng)目獲得了 850 萬歐元的歐盟 ECSEL 聯(lián)合創(chuàng)業(yè)基金。歐盟的四個(gè)測試臺(tái)（兩個(gè)在荷蘭，一個(gè)在意大利，一個(gè)開發(fā)平臺(tái)在匈牙利）將為面向智慧城市、智慧醫(yī)院、智能制造和機(jī)器人以及智能供應(yīng)鏈的多項(xiàng)測試應(yīng)用提供服務(wù)。

高功率密度帶來低成本

HIRO 不僅能構(gòu)建非常緊湊的 EMDC，而且還能解決各種技術(shù)瓶頸問題：更短電氣線路上的信號(hào)完整性、高度緊湊和高效率電源轉(zhuǎn)換以及低功耗散熱與工程。除了設(shè)備的不可知論、靈活性和可擴(kuò)展性之外，EMDC 還具有高性能，與原有系統(tǒng)相比，至少可降低 40% 的能耗。其固態(tài)設(shè)計(jì)（無移動(dòng)部件）不僅可提高可用性，而且還可減少呼叫發(fā)生率，對(duì)于遠(yuǎn)程或無人值守位置的邊緣設(shè)施而言，價(jià)值更高。

設(shè)計(jì)從 48VDC （而非 12VDC）配電運(yùn)行的硬件，可實(shí)現(xiàn)極為緊湊、高效的電源轉(zhuǎn)換（見圖 3）。更高的電壓可降低供電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 的 I2R 損耗。盡管 48VDC 配電在電信和工業(yè)領(lǐng)域很常見，但直到現(xiàn)在，它才開始被數(shù)據(jù)中心和相關(guān)邊緣環(huán)境所接受。

圖 3: Vicor DCM 48VDC – 12VDC 電源模塊：有助于實(shí)現(xiàn) HIRO 低功耗 EMDC 設(shè)計(jì)。

Vicor 高密度、高效率的電源模塊有助于實(shí)現(xiàn) HIRO 散熱良好而且節(jié)能的緊湊固態(tài) EMDC 設(shè)計(jì)。例如，使用標(biāo)準(zhǔn) COM Express 模塊（模塊級(jí)計(jì)算機(jī)）的原有解決方案，每張卡能耗 150W。在一個(gè) 3U 底座中，這相當(dāng)于大約 3kW。處理種高密度電源轉(zhuǎn)換的能力是 Vicor 在市場上所獨(dú)有的。

HIRO 一直使用 Vicor DCM 模塊進(jìn)行 48 至 12V 轉(zhuǎn)換。在他們看來，Vicor 電源模塊具有靈活的散熱選項(xiàng)，可提供業(yè)界領(lǐng)先的體積功率密度。這種靈活性有利于發(fā)展可再生能源。HIRO EMDC 最終將會(huì)被太陽能發(fā)電廠或風(fēng)力發(fā)電廠鎖定，并安全可靠地接入可再生能源供電。

HIRO 的第一步是啟用 48V 系統(tǒng)，并為原有 12V 設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)架構(gòu)。下一步將是為 PGA 等芯片提供支持，在負(fù)載點(diǎn)將 48V 降壓轉(zhuǎn)換為 1V 左右。

在 HIRO 系統(tǒng)中，Vicor 提供了從芯片層面一直到邊緣數(shù)據(jù)中心層面的 DC 電源轉(zhuǎn)換。分立式解決方案需要大量的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，而現(xiàn)成的設(shè)計(jì)體積龐大，缺乏適應(yīng)不同環(huán)境所需的靈活性。

Vicor 模塊具有可靠性、高功率密度、靈活的散熱、高轉(zhuǎn)換效率以及廣泛的產(chǎn)品選擇。這些產(chǎn)品可幫助 HIRO 設(shè)計(jì)緊湊、高效的固態(tài) EMDC，可在環(huán)境管理的原有數(shù)據(jù)中心建筑之外留存。

讓歐洲向邊緣技術(shù)再邁進(jìn)一步

持續(xù)加強(qiáng)世界的智能與互聯(lián)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。邊緣計(jì)算是實(shí)現(xiàn)更快計(jì)算以及新構(gòu)想的重要橋梁。HIRO、Vicor 和 PCB 設(shè)計(jì)有限公司是這一舉措的三大重要驅(qū)動(dòng)力量，共同推動(dòng)技術(shù)不斷發(fā)展。今天，他們的合作將為智慧城市、智慧醫(yī)院、智能制造及機(jī)器人以及智能供應(yīng)鏈等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。未來，他們將為改變世界的最新構(gòu)想提供強(qiáng)大的支持。

審核編輯 ：李倩