严重的设置正在进入实时处理,推进新的机器学习水平和AI。
由Dustin Seetoo,产品营销总监,Premio Inc.。
深度,实时数据是人工智能的基础,使工业环境迫切需要利用智能,连接设备生成的洪水洪水。然而,通常,这些恶劣和不稳定的环境尚未通过基于障碍来实现可靠的机器学习性能的高性能计算。这是边缘和坚固的边缘之间的区别,在那里更苛刻,实时工业计算有能力改变工业企业的运作和竞争的方式。崎岖的边缘是一个独特的地方,重工业依赖于混合最新的高性能技术的计算系统,以加速通过各种传感器输入数据馈送的数据处理。
为了在这些严格的设置中打破新的地面,坚固的高可靠性系统必须以减少延迟,加速处理和增加所需的数据存储容量来将数据恢复为核心 - 大写。它是来自Compute,Storage,Connectivity和Ruggedization的最新IoT技术的融合,在苛刻,移动和远程环境中驾驶新的可靠性水平。
使系统能够在崎岖的边缘生存和发展的设计原则是什么?仔细研究一些新兴的物联网应用可以最好地证明这一点,例如,远程信息处理和自动车队路由,其中硬件支持车载计算机的推理分析和机器学习。
推理计算的实际应用
成功的自动车队路由依赖于各种传感器提供的大量数据,这些数据可以实时显示正在发生的事情。除了提高车辆的效率和安全性,这些数据源还有助于车辆跟踪、路由、报告,甚至监测车辆服务的需求。它们还能同时处理有关天气和交通状况的数据,以优化燃油消耗。
该概念证明表明了这一挑战,由Trading舰队制造商建立自主路由应用程序所建立的要求列表:
•商业现货(COTS)工业级计算机,用于快速定制和部署
•高可靠性,通过验证到小型系统足迹中的验证和振动的验证
•无风扇计算设计能够承受宽的工作温度和车辆电池的输入电压
•嵌入式架构结构,专门用于聚合和监控高价值数据,并将其传回实时神经网络
•PCIe GPU支持实时分析和实时检测计算处理
•存储容量高达32 Tberytes以记录大量可用数据
•紧凑型IOT网关配备各种I / O和连接选项,可用于最方便的集成与各种车辆进行实时处理和数据遥测
在基于这些参数开发的系统中,自主从动的卡车从点A到点B捕获其路线上的数据,其中一系列传感器,例如摄像机,激光雷达,雷达和CAN总线。例如,在调度信息和安全数据,包括道路条件或障碍物,包括道路条件或障碍物,在包括道路条件或障碍物,包括临界数据,例如,在进行的临界数据,包括道路条件或障碍物。收集数据,聚合,然后从系统卸载,以获取进一步的分析。智能算法使用这些数据来训练汽车变得更加智能,更安全,利用坚固的边缘系统本身作为数据聚合设备,以实现车辆的神经网络训练。
在这种类型的推理计算应用程序中,系统认识到四条腿的物体通过依赖于边缘附近的强大处理来跨越道路,可能是通过硬件加速和机器智能实时地通知关键决策。除了有效的专用硬件处理和运行算法之外,应用还要求验证以在极端温度下运行的被动冷却设计,具有抗冲击和振动,并支持车辆电池的宽电压电源保护。必须在关键任务移动计算严格的上下文中明确设计硬件,以强大的多核CPU / GPU处理,更多的带宽,低延迟和无缝连接 - 以下部分中概述的原则。
为实时处理边缘混合性能加速器
边缘计算机仅收集IOT设备的信息的日子已经过去了。边缘计算硬件的进步使得在边缘处的性能计算。需要仔细考虑处理器配置,确定系统可以处理的工作负载数量以及它完成任务的速度。执行诸如数据遥测和车辆远程监控的任务的系统可能能够挖掘低功耗且有效的处理器。相反,执行复杂和苛刻的工作负载,如推断分析和AI Edge计算,可能需要更强大且鲁棒的选项,例如英特尔核心I3,I5和I7处理器。当低功耗是一个要求时,请考虑SOC(片上系统)选项,该选项将计算机的所有组件组合在单个基板(如CPU内核,集成图形GPU)上,以及单个芯片上的内存存储器。这确保了功耗和性能的平衡。
对于需要更多电源的复杂工业工作负载,套接字CPU系统可能是最佳选择。套接字CPU系统通常提供比SOC更多的性能 - 具有更多核心,更高的时钟内核和更高的TDP,它们在比SOC PC更高的温度下运行。但是,套接字PC由具有CPU机械安装到插座中的CPU的主板组成。使用插座类型CPU的工业级边缘计算机也可以在无风扇设计中设计,这些设计在最恶劣的环境中使用被动冷却以获得更好的可靠性。这些类型的计算解决方案在硬化设计中的多核性能和坚固的可靠性之间采取了坚实的平衡。其他组件,例如GPU和内存,也必须通过主板上的其他插槽手动插入系统中。
注意添加gpu硬件加速可能是理想的人工智能和机器学习应用程序,允许边缘电脑商店,过程,和分析大量的数据,而无需移动数据到云,这些访问大量的并行和顺序CPU核心,实时推理。因此,他们的部署可以节省大量的资金和互联网带宽,特别是如果一个计量数据计划到位。
解决物理计算环境的现实
边缘计算硬件必须足够坚固,以耐受挥发环境中的操作,其中系统暴露在频繁的冲击,振动,灰尘,碎片,甚至极端温度。无风扇设计是此类部署的定义功能。不需要风扇或通风孔,防止灰尘和碎屑进入系统和损坏的敏感内部部件。消除粉丝自己增加了可靠性并消除了空气冷却系统中的常见故障点。
系统也应该是无线的,确保最佳处理冲击和振动。无线电缆系统不受可能使系统无法操作的松动电缆的可能性。铝和钢的外壳完成了环保策略,使计算机的外部部分变得容易,同时防止系统腐蚀和恶化,如果暴露在水和污垢时。保护级别各不相同,因此评估进入额定值保护作为设计特征的需求,为系统性能增加了可靠性和寿命。
增加RAM以进行响应性,SSD以获得可靠性
边缘PC经常收集,处理和分析从机械,设备和工业物联网设备收集的大量数据 - 足够的存储和快速数据访问是关键特性。添加到系统的内存越多,对即时数据缓存的可访问工作负载越大越大。
对于长期存储,小型粗糙的PC可配备HDD(硬盘)和/或SSD(固态驱动器)。单个企业级SSD可能会保持数据的Tberytes,并以比硬盘驱动器更快的速度传输数据。此外,坚固的PC可以配置NVME SSD,非常快的存储设备,能够读取高达3,500 MB / s的速度,并将速度达到2,500 MB / s。在配置超坚固耐用的小型PC时,设计人员应选择SSD,因为它们存储在硅芯片上的数据,这些数据在旋转金属拼盘上提供了依赖于旋转的硬盘的可靠性大小。SSD成本通常在每个容量的价格上令人满意,但可能在系统储存中推迟到可能经历震动和振动的可靠性和坚固性。也就是说,对于需要大量数据存储的组织,可以添加硬盘驱动器以供额外的卷。例如,大存储容量适用于长途驾驶数据,包括10 GbE连接,以便在持续的训练机器学习算法中实现双向移动和可访问的数据,以进行持续改进。
宽电源选项保护关键任务性能
坚固耐用的小型电脑配备宽输入电压,可允许坚固的计算机系统在电源上运行,范围为9到50 VDC,添加与不同电源输入方案的兼容性。坚固耐用的小型PC也必须配备过电压保护,电涌保护和反极性保护。每当系统检测到电压超过预定级别以保护敏感内部组件时,过电压保护会切断系统的电源。需要电涌保护以保护计算机系统免受电力浪涌。每当系统检测到电力浪涌时,它会将电力转移到地面,以避免在设备上损坏敏感电子产品。最后,如果逆转电源极性,则反向极性保护确保系统不会损坏。当这样的系统检测到极性反向时,切割系统的电源以防止敏感的部件损坏。这些功能是工业级计算解决方案的独特要求,旨在确保关键任务企业部署中的可靠性和性能。
丰富的I / O保护与新和遗留设备集成的灵活性
坚固的边缘pc必须提供多样的I/O端口和灵活的PCIe扩展,因为它们经常连接到新的和遗留的工厂机械、设备和设备。坚固的边缘pc还必须提供模块化子板的集成,以适应需要额外的I/O配置。这一关键设计特性允许物联网集成商通过即插即用选项来满足I/O需求,而固定I/O配置通常无法提供这种选项。流行的I/O选项包括USB 3.1 Gen 2端口,数据传输速度可达10Gbs, COM端口用于遗留设备,RJ45/M12以太网端口用于LAN/ PoE+设备,通用I/O端口(GPIO)用于编程自动化开关触发器。GPIO端口可以容纳没有公共接口(例如USB端口或遗留串行端口)的外设、传感器和设备。最终,GPIO端口允许边缘计算硬件连接到数字设备,而不管其年龄;如果一个设备(或其传感器)是功能性的,它可以连接到边缘计算解决方案。
了解崎岖的边缘
就像工厂的设备不断学习识别加工线上的物体一样,自动驾驶汽车的远程信息处理解决方案通过机器学习提高了可操作性和响应性。这些系统执行并行计算,以处理有关道路状况、危险、驾驶员机动和车辆控制系统的数据-以最小的延迟。实时处理大量数据,自动路由解决方案必须足够坚固,能够承受可能导致电子可靠性问题的温度、冲击和振动范围。同样重要的是车辆GPS定位的精准度,以及将所有数据精确推送到中央数据库的能力,使远程信息管理人员能够实时监控发生的情况。
这些挑战代表了许多新兴的物联网应用,例如在工厂底板上启用了数据中心性能,智能自动售货系统,使用模块化设计进行智能工作负载整合,处理工厂部署推理计算以提高输出和安全性,以及更多。了解崎岖的边缘 - 它需要的东西以及它的启用 - 将帮助设计师在最恶劣的远程和移动环境中为最新的新的和激励推理计算应用程序击中标记。
有线,无线或以上所有
自动路由解决方案必须能够容纳各种有线,无线和蜂窝连接选项,以便从塔到整个车队网络的无缝连接。优化的系统应配备两个RJ45 LAN端口,用于非常快速的有线数据传输,从1 GBE到甚至10Gbe以及支持唤醒和PXE的支持。如果最终使用应用程序需要额外的RJ45 LAN端口或能够通过单个电缆进行数据和电源的PoE +(IEEE 802.3AT)的RJ45 LAN端口,可以部署易于安装的扩展子板。
如果有线连接不可用,则边缘计算机仍然可以通过Wi-Fi6(IEEE 802.11ax)的选项连接到Internet,用于通过高速无线LAN连接进行超可靠的,低延迟通信。WiFi6还提供适用范围和功耗的配置灵活性以及在延迟和带宽方面最接近有线LAN的性能。在没有Wi-Fi的情况下,边缘计算解决方案应该能够通过蜂窝4G,LTE和5G连接来卸载关键数据。也应集成多个SIM模块套接字,允许组织加入两个数据载波进行冗余。4G以理论速度为100 Mbps,而5G以10 Gbps的理论速度为5克 - 对于远程部署并不总是可用的远程部署,这种快速的蜂窝连接非常重要。蓝牙连接是一种额外的选项,可作为轻量级技术,为低功耗设备提供快速和直接的连接。虽然蓝牙不提供Wi-Fi提供的速度和范围,但它确实提供了可靠的一对一和多对多的连接。