【導讀】飛行汽車
、機器人管家……在一些未來暢想中，今天的人們已經擁有了各式“智慧”產品。如果運氣不好的話，高智能機器人大行其道，開始起來反抗人類，再現《機械公敵》劇情。雖然這些想象並未成真，但在當下，人工智能(AI)技術已經走進了人們的世界。比如
，每當給Alexa智能音箱指令時，機器學習技術都會努力弄清話語內容
，並試圖做出最佳判斷。每次Netflix或亞馬遜推薦了“下一部電影”或“下一次購貨商品”時(shi)，均(jun)是(shi)基(ji)於(yu)複(fu)雜(za)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)算(suan)法(fa)而(er)定(ding)向(xiang)推(tui)薦(jian)

，讓(rang)這(zhe)些(xie)推(tui)薦(jian)遠(yuan)比(bi)之(zhi)前(qian)的(de)促(cu)銷(xiao)看(kan)上(shang)去(qu)誘(you)人(ren)。盡(jin)管(guan)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)尚(shang)未(wei)普(pu)及(ji)
，但(dan)人(ren)們(men)紛(fen)紛(fen)意(yi)識(shi)到(dao)自(zi)主(zhu)導(dao)航(hang)的(de)潛(qian)力(li)和(he)趨(qu)勢(shi)。

人工智能技術大有前途——它(ta)讓(rang)機(ji)器(qi)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)周(zhou)圍(wei)的(de)世(shi)界(jie)做(zuo)出(chu)決(jue)策(ce)
，像(xiang)人(ren)一(yi)樣(yang)處(chu)理(li)信(xin)息(xi)，甚(shen)至(zhi)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)還(hai)會(hui)優(you)於(yu)人(ren)類(lei)。但(dan)是(shi)，如(ru)果(guo)細(xi)想(xiang)上(shang)述(shu)事(shi)例(li)，便(bian)會(hui)發(fa)現(xian)目(mu)前(qian)的(de)很(hen)多(duo)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)
，隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)“大型機器”來實現——這些機器發熱量高
、擁有線路功耗、體積巨大，而且昂貴。像Alexa和Netflix依靠雲端的大型、高(gao)耗(hao)電(dian)服(fu)務(wu)器(qi)來(lai)分(fen)析(xi)用(yong)戶(hu)的(de)意(yi)圖(tu)。而(er)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)則(ze)要(yao)依(yi)賴(lai)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)

，考(kao)慮(lv)到(dao)電(dian)池(chi)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)驅(qu)動(dong)車(che)輪(lun)和(he)轉(zhuan)向(xiang)
，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)提(ti)供(gong)很(hen)高(gao)的(de)容(rong)量(liang)，與(yu)非(fei)常(chang)昂(ang)貴(gui)的(de)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)決(jue)策(ce)相(xiang)比(bi)
，同(tong)樣(yang)也(ye)要(yao)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)能(neng)源(yuan)。

目前

，人工智能技術穩步發展，但是人工智能的“小型化，邊緣化”卻(que)明(ming)顯(xian)滯(zhi)後(hou)。那(na)些(xie)由(you)小(xiao)型(xing)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)或(huo)存(cun)在(zai)成(cheng)本(ben)和(he)尺(chi)寸(cun)限(xian)製(zhi)的(de)設(she)備(bei)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)機(ji)器(qi)的(de)視(shi)覺(jiao)和(he)聽(ting)覺(jiao)分(fen)析(xi)功(gong)能(neng)。目(mu)前(qian)，這(zhe)些(xie)小(xiao)型(xing)機(ji)器(qi)隻(zhi)能(neng)利(li)用(yong)簡(jian)單(dan)的(de)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)：也許隻是聽一個關鍵詞，或者分析低維信號
，比如用光容積描記術(PPG)來測量心率。

如果小型機器有視覺和聽覺功能會怎麼樣？

事shi實shi上shang，小xiao型xing設she備bei一yi旦dan能neng夠gou看kan到dao和he聽ting到dao，是shi否fou有you實shi用yong價jia值zhi呢ne
？思si考kao一yi下xia，像xiang門men鈴ling攝she像xiang頭tou這zhe樣yang的de小xiao產chan品pin需xu要yao使shi用yong自zi動dong駕jia駛shi或huo自zi然ran語yu言yan處chu理li等deng高gao階jie人ren工gong智zhi能neng技ji術shu嗎ma
？似si乎hu也ye沒mei有you必bi要yao。因yin此ci可ke以yi考kao慮lv采cai用yong不bu太tai複fu雜za
、處理強度不大的小型化的、邊緣的人工智能計算，比如詞彙識別、語音識別和圖像分析。

●    普通的門鈴攝像頭和消費類安保攝像頭經常會被一些無關緊要的事件觸發，比如刮風引起的植物擺動、雲彩引起的劇烈光線變化、甚shen至zhi是shi狗gou或huo貓mao在zai攝she像xiang頭tou前qian跑pao動dong。這zhe些xie事shi件jian可ke能neng會hui導dao致zhi誤wu觸chu發fa，從cong而er需xu要yao房fang主zhu去qu操cao作zuo忽hu視shi並bing清qing除chu此ci類lei觸chu發fa事shi件jian。尤you其qi糟zao糕gao的de是shi，如ru果guo房fang主zhu正zheng好hao在zai世shi界jie其qi它ta地di方fang旅lv行xing，而er家jia裏li的de攝she像xiang頭tou卻que對dui日ri出chu、雲彩、日(ri)落(luo)造(zao)成(cheng)的(de)光(guang)線(xian)變(bian)化(hua)發(fa)出(chu)了(le)誤(wu)警(jing)報(bao)會(hui)影(ying)響(xiang)他(ta)們(men)睡(shui)眠(mian)和(he)旅(lv)行(xing)。但(dan)一(yi)個(ge)智(zhi)能(neng)攝(she)像(xiang)頭(tou)卻(que)能(neng)夠(gou)基(ji)於(yu)更(geng)具(ju)體(ti)的(de)事(shi)件(jian)進(jin)行(xing)觸(chu)發(fa)，例(li)如(ru)在(zai)所(suo)監(jian)控(kong)的(de)畫(hua)麵(mian)中(zhong)出(chu)現(xian)了(le)一(yi)個(ge)人(ren)。

●    門鎖或其它出入口可使用麵部識別，甚至是語音識別來授予人員訪問權限
，在某些情況下不需要鑰匙或胸卡。

●    很多攝像頭都希望在發生某些特定事件時才觸發：liru，genzongshexiangtoukenengxiwangzaihuamianzhongchuxianlushibeichufa，anbaoshexiangtoukenengxiwangzaihuamianzhongyourenhuochuxiankaimenhuojiaobushengdengzaoyinshibeichufa
，ergerenshexiangtoukenengxiwangtongguoyuyinminglinglaichufa。

●    雖然有很多“Hey Alexa”這樣的簡單解決方案
，但多詞彙量命令在很多應用中都非常有用。如果具備識別20個或更多單詞的詞彙表，就可以在工業設備、家居自動化、烹飪設備和大量其它設備中應用
，以簡化人機交互。

盡管這些例子隻觸及表層：讓小型機器看到
、聽到和解決過去需要人為幹預的問題，但實際上這是一種顛覆性思路，因為人們每天都不斷發現可智能化創造的新場景。

讓小機器具備視覺和聽覺功能
，麵臨哪些挑戰
？

既(ji)然(ran)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)對(dui)小(xiao)型(xing)機(ji)器(qi)具(ju)有(you)如(ru)此(ci)實(shi)用(yong)價(jia)值(zhi)，為(wei)何(he)沒(mei)有(you)被(bei)大(da)量(liang)開(kai)發(fa)呢(ne)？答(da)案(an)是(shi)受(shou)限(xian)於(yu)算(suan)力(li)。人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)推(tui)理(li)是(shi)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)模(mo)型(xing)計(ji)算(suan)的(de)結(jie)果(guo)。可(ke)以(yi)把(ba)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)模(mo)型(xing)看(kan)作(zuo)是(shi)大(da)腦(nao)處(chu)理(li)圖(tu)像(xiang)或(huo)聲(sheng)音(yin)的(de)粗(cu)略(lve)近(jin)似(si)形(xing)態(tai)，將(jiang)其(qi)分(fen)解(jie)為(wei)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)片(pian)段(duan)，然(ran)後(hou)在(zai)這(zhe)些(xie)小(xiao)碎(sui)片(pian)組(zu)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)時(shi)識(shi)別(bie)出(chu)模(mo)型(xing)。現(xian)代(dai)化(hua)視(shi)覺(jiao)問(wen)題(ti)的(de)主(zhu)要(yao)模(mo)型(xing)是(shi)卷(juan)積(ji)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)(CNN)。這zhe類lei模mo型xing在zai圖tu像xiang分fen析xi方fang麵mian非fei常chang出chu色se

，在zai音yin頻pin分fen析xi方fang麵mian也ye非fei常chang有you用yong。問wen題ti在zai於yu，這zhe些xie模mo型xing需xu要yao數shu百bai萬wan或huo數shu十shi億yi次ci的de數shu學xue計ji算suan。對dui於yu傳chuan統tong硬ying件jian設she計ji，這zhe些xie應ying用yong在zai實shi施shi時shi卻que會hui麵mian臨lin一yi些xie困kun難nan抉jue擇ze：

●    使用低成本
、低(di)功(gong)耗(hao)的(de)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。雖(sui)然(ran)平(ping)均(jun)功(gong)耗(hao)可(ke)能(neng)很(hen)低(di)，但(dan)卷(juan)積(ji)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)幾(ji)秒(miao)鍾(zhong)時(shi)間(jian)來(lai)計(ji)算(suan)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)推(tui)理(li)不(bu)是(shi)實(shi)時(shi)的(de)，並(bing)會(hui)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)的(de)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)。

●    gouzhiyigeangguidegaoxingnengchuliqi，nengzaiguidingyanchineiwanchengzhexieshuxueyunsuan。buguo，zhexiechuliqitongchanghenda，xuyaohenduowaibuzujian
，baokuosanreqihuoleisidelengquezujian。haochushi，tamenzhixingrengongzhinengtuilidesudufeichangkuai。

●    低功耗微控製器解決方案的速度太慢，無法發揮作用
，而高性能處理器方法會超出成本、尺寸和電源預算，可以說上述兩種方案都不夠理想，難以實施。

由you此ci可ke見jian，人ren們men需xu要yao的de是shi一yi種zhong全quan新xin的de嵌qian入ru式shi人ren工gong智zhi能neng解jie決jue方fang案an，盡jin可ke能neng減jian少shao卷juan積ji神shen經jing網wang絡luo計ji算suan所suo需xu的de能neng耗hao。人ren工gong智zhi能neng推tui理li需xu要yao以yi比bi傳chuan統tong微wei控kong製zhi器qi或huo處chu理li器qi解jie決jue方fang案an更geng少shao的de能neng量liang來lai執zhi行xing，並bing且qie無wu需xu借jie助zhu能neng耗hao高gao

、尺寸大、成本大的外部組件（如存儲器）。如果人工智能推理解決方案實際上能夠消除機器視覺的能量損失，那麼即便是最小的設備也能看到並識別周圍世界發生的事情。

幸運的是，人們現在已經處於這場“小型機器”革命的開端。目前，ADIyijingzaishichangshangtuichulexiangguanchanpin
，nenggouxiaochurengongzhinengtuilidenengyuanchengben，bingshixiandianchigongdiandejiqishijiaogongneng。lejiegengduoyouguangoujiannenggouzhixingrengongzhinengtuilidannenghaoquezhiyouweijiaoerdeweikongzhiqidexinxi。

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