向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

Arm Cortex-M+AI组合让智能拐杖更好地协助盲人“看见”

时间:2020-02-13 作者:顾正书 阅读:
技术为应用服务,新的应用造就新的市场主导者,这是科技行业和市场发展早已验证的“规律”。智能拐杖只是新兴的AI+IoT技术服务于传统应用的一个案例,还有更多传统应用等待着具有创新思维和创新技术的个人、组织和企业去挖掘......

目前全球230 个国家人口总数为75.84亿人,其中约有3亿人视力严重衰弱或完全看不见。这些人需要盲人拐杖、导盲犬以及家人辅助,才能维持正常的生活,出门行走仍有诸多不便。来自土耳其的青年创新者Kürşat Ceylan对此深有感触,他是一个盲人,曾经应邀去纽约出席联合国的一次残疾人权益大会并做演讲发言。会后他自己拉着行李,凭着GPS、智能手机和导盲拐杖去酒店,手忙脚乱中不幸碰到一个电线杆上,额头上留下了一个伤疤。拿着拐杖在大街上行走,虽然可以检测到地面上的障碍物,但却无法检测到像电线杆、树木和公交站牌这些比较高的障碍物。TJ2EETC-电子工程专辑

如果拐杖能够检测到高及额头的障碍物就好了,为此他和两个合作伙伴一起开发出来WEWALK智能拐杖。这种智能的IoT设备一端直接接到传统的导盲杖上,另一端是把手。它可以为用户提供地图导航、障碍物检测报警、LED灯安全警示、语音助理和麦克风扬声器等便利功能。Kürşat Ceylan希望WEWALK不但能够为盲人引路,更能鼓励他们积极走出家门参与更多商业和社交活动,享受跟正常人一样的生活乐趣。TJ2EETC-电子工程专辑

TJ2EETC-电子工程专辑

TJ2EETC-电子工程专辑

智能拐杖功能特性

这种智能拐杖内置超声波传感器,可以感应到160cm高的障碍物,还带有震动和声音报警装置,可通过蓝牙与智能手机连接。借助一个专门的手机App,用户可以在智能拐杖的触控面板上左右滑动,进行功能设置,比如语音助手、“我在那里”等。还可以与Google Maps连接进行导航,其电池续航可达5小时,目前支持的语言包括英语、土耳其语、阿拉伯语和葡萄牙语。TJ2EETC-电子工程专辑

还不知道WEWALK拐杖采用什么微处理器作为其计算处理主控芯片,但笔者猜测可能是Arm Cortex-M内核的微处理器。现在量产商用的Cortex-M处理器仅能提供有限的振动检测、传感器融合及关键字检测等功能,要想达到盲人导航所需要的要求,就需要处理器具有物体检测和异常检测功能,最好还有语音识别、手势检测,甚至人体体征认知等AI功能。TJ2EETC-电子工程专辑

Arm最新计算与AI组合

据Arm医疗创新团队称,WEWALK所采用的超声波感应定位技术还有很多局限,比如感应范围小、精确度不高,所需要的感应、处理及电源管理等功能会导致最终设计体积较达,功耗也比较高。一种更好的替代方案是采用360度摄像头来实现具有AI功能的感应及计算处理,但这就要求具有更强AI功能的微处理器支持。TJ2EETC-电子工程专辑

Arm最新发布的Cortex-M55处理器与Arm Ethos-U55微神经网络处理器(NPU)配合起来,也许可以让智能拐杖更加智能,协助盲人更好地“看见”周边环境。这个计算与AI的组合特别适合IoT领域新的AI应用场景,包括盲人拐杖检测障碍物、人机交互的语音或手势识别,以及高速运输车辆的预测性故障感应系统等。TJ2EETC-电子工程专辑

这种新的处理器可以让开发者采用摄像头AI视觉,再加上无线通信和导航功能,不但可以满足智能拐杖的导引功能,而且功耗也比较低,可以保证电池达到持续一天的续航能力。此外,即便不能联网,其本地AI推理和处理能力也足够支持智能拐杖的正常使用,成为盲人用户的“眼睛”。TJ2EETC-电子工程专辑

终端AI赋能更多AIoT创新应用

到2050年全球人口预计将增长到96亿,人口老龄化和城市化对智慧城市、医疗保健和公共交通带来了巨大的挑战。物联网和AI将是应对这些挑战的有力技术手段,也将为各种传统领域带来创新和赋能,比如辅助残疾人恢复正常生活、人体体征和健康监测、远程诊疗、医院和工厂的人机交互、城市交通设施的预防性故障监测防护等。TJ2EETC-电子工程专辑

随着IoT、AI和5G的发展相互交织,AI功能从云端逐渐往边缘和终端扩展。终端智能意味着体积更小、成本和功耗更低的终端设备会愈来愈智能、功能也愈来愈强,同时因为对云端与网络的依赖较小,也将具备更高的隐私性与可靠度。TJ2EETC-电子工程专辑

对于嵌入式物联网终端,微处理器的AI推理性能和功耗是两个尤其重要的衡量指标。Cortex-M55是Arm迄今为止AI能力最强的Cortex-M处理器,也是首款基于Armv8.1-M架构、内建Arm Helium向量处理技术的处理器。与现有的Cortex-M处理器相比,Cortex-M55的ML性能最高可提升15倍,而DSP性能也可提升5倍,且具备更佳的能耗比。TJ2EETC-电子工程专辑

此外,Arm开放了Custom Instructions (Arm自定义指令集),开发者可对特定工作负载进行优化,扩展Cortex-M55处理器的功能特性。TJ2EETC-电子工程专辑

对于需求更高的ML系统,可将Cortex-M55与Ethos-U55搭配,组合性能比现有Cortex-M处理器提升480倍,因为Ethos-U55具有高度的可配置性,能够加速小尺寸嵌入式物联网设备的ML推理能力,其先进的压缩技术可以显著节省电力并缩小ML模型尺寸,从而可以运行原来只能在较大型系统上执行的神经网络运算。TJ2EETC-电子工程专辑

在开发工具方面,Arm针对传统DSP与ML等工作负载,有了一致的开发流程。同时从TensorFlow Lite Micro开始,针对先进机器学习框架进行特定的整合与优化,确保开发人员能够在任何一种Cortex-M与Ethos-U55的配置上获取最佳性能。TJ2EETC-电子工程专辑

结语

技术为应用服务,新的应用造就新的市场主导者,这是科技行业和市场发展早已验证的“规律”。智能拐杖只是新兴的AI+IoT技术服务于传统应用的一个案例,还有更多传统应用等待着具有创新思维和创新技术的个人、组织和企业去挖掘。TJ2EETC-电子工程专辑

再先进的技术和强大的公司,如果只关注自己主导的市场和应用领域,也会错过新的机会。在PC市场过于强大的Intel错失了智能手机,而主导智能手机的Arm在AI方面至今还没有什么建树。物联网在各种新兴领域的创新需要嵌入式微处理器具有更强的AI功能,边缘计算和终端智能的普及又创造了一个新的机会。基于RISC-V的处理器虽然很适合IoT应用,但在AI性能方面还没有哪家公司特别强。Arm适时推出Cortex-M55与Ethos-U55的组合正好可以迎合这一新的需求,能否把握好机会就看Arm怎么围绕这一最佳组合构建生态了。TJ2EETC-电子工程专辑

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
顾正书
电子工程专辑(EETimes China)主分析师。以深圳为坐标原点,扫描全球电子和半导体行业。专注于China Fabless和SoC设计细分市场的分析和学习,欢迎交流。
您可能感兴趣的文章
  • 2020趋势预测:AIoT硬件创新+软件定义的汽车 本文转载自:Imgtec《Imagination:关于2020年的预测》,内容略有删改。 2020年这些领域将会出现什么新的技术和应用趋势? 1. 汽车不再需要汽油,软件可以定义未来的车辆;2. WiFi 6和蓝牙;3. 隐私推动边缘计算发展;4. 供应链安全;5. 中美贸易创造更多机会......
  • 安全:开源的RISC-V能够保证吗? 作为IoT设备的核心器件,微处理器的安全性显得尤为重要。对于设计工程师,在芯片设计阶段需要考虑哪些安全要素呢?在智能手机市场占据主导地位的Arm为其微处理器内核提供了Arm TrustZone技术,RISC-V内核对应的安全机制之一是MultiZone。本文将Arm TrustZone与RISC-V MultiZone安全机制做了对比。RISC-V MultiZone又是怎么能保证芯片和系统的安全呢?
  • 芯片设计需善用IP资源:省人力、免验证、高规格、快流程 半导体设计及验证一般要一年以上,投片成本极高,不容闪失。设计专业需长期累积,若能善用已经投片验证的IP进行迭代设计,可大幅节省人力、降低风险、提高质量,并可加快研发流程,进而抢占市场先机,提高公司竞争力和盈利能力。然而若内部没有足够的IP,就需要向外寻求资源,首先要看的就是IP供应商的“专家技术支持”和“最新工艺技术支持”能力,以及IP成功案例。
  • 亚马逊AWS在硬件创新之都深圳设立IoT实验室,抢占大中华 亚马逊云服务平台AWS在硬件创新之都--深圳设立IoT实验室,深圳成为亚马逊布局大中华区AIoT市场的一个重要据点,将助力亚马逊在全球智能语音入口争夺战占据主导地位。
  • SmartServer IoT搭建起传统楼宇自动化系统和智能建筑 一直以来,楼宇自动化领域都是由强大的,历史悠久的公司所主导,他们为该行业设定了标准。例如,空调暖通和电梯制造领域的领导厂商利用高度发展的协议和技术运行他们的系统,但是这些系统通常是封闭的,不能连接到其它系统或与其它系统共享数据。在这种围墙花园式的环境中,关键数据只能停留在独立运行的控制系统中。这就意味着,如果建筑和工业系统管理者希望将传统系统架构连接到新的IoT网络和云服务,从而获得更多的效益,将势必面对许多限制。
  • 商业ISA浮浮沉沉,谁是RISC-V的“定盘星” 2010年,RISC-V项目创始人David Patterson、Andrew Waterman、Yunsup Lee和Krste Asanovic开始思考,既然在互联网、操作系统、数据库、编译器、图像等行业都有开放的标准、免费及开放的实现方式和私有化的实现方式,那么有没有可能在处理器IC领域也打造一个真正开源的、免许可、免授权费用指令集架构?未来,能否用模块化IC或者是用软件定义硬件的理念,辅之以社区的方式,去设计和维护相关标准?在这一背景下,RISC-V项目应运而生。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告