5G推動(dòng)AI邊緣運(yùn)算發(fā)展

不同于4G或3G，在經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處的支持下，我國(guó)在國(guó)際行動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP制定完整5G標(biāo)準(zhǔn)前，參與標(biāo)準(zhǔn)制定并握有「標(biāo)準(zhǔn)必要專利(Standard Essential Patent，SEP)」，在國(guó)際上爭(zhēng)取話語(yǔ)權(quán)及專利授權(quán)的商機(jī)。

除參與標(biāo)準(zhǔn)制定外，在這波5G時(shí)代浪潮，臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)切入的市場(chǎng)利基點(diǎn)在于智慧手機(jī)、小型基地臺(tái)及邊緣運(yùn)算，其中IC設(shè)計(jì)大廠聯(lián)發(fā)科已如火如荼研發(fā)5G智慧手機(jī)晶片許久，也握有5G電信技術(shù)的核心關(guān)鍵組件，是相對(duì)領(lǐng)先切入5G市場(chǎng)的業(yè)者。

在小型基地臺(tái)(小基站)方面，國(guó)際上多家重量級(jí)電信業(yè)者在5G基礎(chǔ)建設(shè)的策略是採(cǎi)取開(kāi)放式虛擬無(wú)線接取網(wǎng)路(Open Radio Access Network，ORAN)的新架構(gòu)，透過(guò)云端化、虛擬化讓電信等級(jí)的基地臺(tái)介面更開(kāi)放及更標(biāo)準(zhǔn)化，如日本電商樂(lè)天集團(tuán)宣布，以軟硬體結(jié)構(gòu)模式建置電信網(wǎng)路，採(cǎi)用云達(dá)的COTS(Commercial off the shelf，商用現(xiàn)貨軟體)，試圖打破多年來(lái)已形成的電信設(shè)備採(cǎi)購(gòu)的寡占化情形。

由于小基站架構(gòu)採(cǎi)用分散式的開(kāi)放性架構(gòu)，逐漸走向白牌化，ORAN不論硬體或軟體可個(gè)別進(jìn)入市場(chǎng)，讓國(guó)內(nèi)伺服器廠商與網(wǎng)通廠商都有進(jìn)入電信設(shè)備市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，因此國(guó)產(chǎn)小基站明年即能與其他國(guó)家同時(shí)推出，成為歷代行動(dòng)通訊罕見(jiàn)的局面，下個(gè)挑戰(zhàn)是在實(shí)測(cè)與國(guó)際廠商競(jìng)爭(zhēng)效能，爭(zhēng)取潛在客戶。

臺(tái)灣5G小基站產(chǎn)品市場(chǎng)化成功與否，可從以下兩面向觀察，第一，臺(tái)灣小基站是否能與其他國(guó)際廠商競(jìng)爭(zhēng)脫穎而出，拿下潛在客戶訂單，第二，5G小基站的建設(shè)價(jià)值，5G的頻段比4G高，就物理特性，訊號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨距離而衰減，尤其是毫米波，因此若要提高5G的覆蓋率，就必須架設(shè)更多的基地臺(tái)。

雖有5G跟4G并存，小基站需求布建量可能不會(huì)有如想像中多的說(shuō)法，的確在5G頻段初階段的主流頻段Sub-6 GHz、也就是6 GHz以下的中低頻來(lái)說(shuō)，因波束長(zhǎng)、發(fā)射距離較遠(yuǎn)，能以較少的基站支援訊號(hào)傳輸，初期5G小基站需求可能不會(huì)如想像中大，布建當(dāng)然也不會(huì)這么有規(guī)模。但發(fā)展到下一階段高頻的毫米波mmWave，因物理特性而言，頻率愈高，波長(zhǎng)愈短，穿透力就越強(qiáng)，但在穿透障礙物能量消耗，也會(huì)使傳輸距離變短，若是毫米波28 GHz～39 GHz的情境下，小基站布建量還是有相當(dāng)?shù)囊?guī)模需求。

日本電商樂(lè)天集團(tuán)與云達(dá)COTS合作，以軟硬體結(jié)構(gòu)模式建置5G網(wǎng)路的破壞式創(chuàng)新，預(yù)計(jì)將加劇價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)并顛覆電信龍頭寡占局面，樂(lè)天集團(tuán)的后續(xù)發(fā)展成功與否，成為近來(lái)資通訊產(chǎn)業(yè)最緊張關(guān)注的動(dòng)向。

目前南韓、美國(guó)、中國(guó)、日本、印度以及歐洲許多國(guó)家都在進(jìn)行5G布局，2019年號(hào)稱為5G商轉(zhuǎn)元年?！傅脱舆t」特性在5G通訊最為人所關(guān)注特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)等方面，其中原因在于將所有資料和數(shù)據(jù)在「邊緣」處理完成，也就是資料不用再運(yùn)送到云端中心伺服器處理，改在離使用者較近的伺服器處理完成，除加速資料處理外，也大幅降低成本，邊緣運(yùn)算「在地」就近特性，成為臺(tái)灣廠商可以關(guān)注的另一個(gè)重點(diǎn)。

4G也有邊緣運(yùn)算技術(shù)，但重要性不如5G時(shí)代，因?yàn)榈脱舆t的需求，更加突顯出邊緣運(yùn)算重要性。國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-R)訂出5G的服務(wù)需求標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)線端的低延遲時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)為1毫秒，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的延遲時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是5～10毫秒，以現(xiàn)今將資料上傳云端運(yùn)算的時(shí)間，將無(wú)法達(dá)到5G的延遲標(biāo)準(zhǔn)，尤其是大量資料量使用時(shí)，傳回使用者本地端勢(shì)必延遲，因此邊緣運(yùn)算將是解決5G應(yīng)用低延遲的最佳方案。

以公共場(chǎng)所建置的監(jiān)控?cái)z影機(jī)為例，一部硬體雖僅要價(jià)12美元，但使用上會(huì)產(chǎn)生各種不同成本，包括耗電量、連線費(fèi)用、云端儲(chǔ)存及運(yùn)算等，如果攝影機(jī)取得的影像都傳到云端處理，每分鐘就要花費(fèi)60多美元的成本，并不符合效益，在5G引爆物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的時(shí)代，AI與邊緣運(yùn)算的結(jié)合顯得特別迫切。

即時(shí)影像分析需即時(shí)傳輸及運(yùn)算大量影像資訊，預(yù)計(jì)將是AI邊緣運(yùn)算最快實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，攸關(guān)治安的監(jiān)視系統(tǒng)，為即時(shí)掌握動(dòng)態(tài)及快速回應(yīng)，必須在邊緣端配備AI分析引擎，以便隨時(shí)掌握動(dòng)態(tài)，又如智慧照護(hù)或醫(yī)療，對(duì)幼童或老人的日常監(jiān)控，或者醫(yī)院如何即時(shí)追蹤每個(gè)病患、每張病床及每套醫(yī)療器材，都可透過(guò)視訊和影像分析來(lái)達(dá)成更便利的管理。

AI邊緣運(yùn)算除應(yīng)用在智慧醫(yī)療上，智慧零售及智慧制造也是未來(lái)重要應(yīng)用場(chǎng)景。如amazon go近期已有無(wú)人商店問(wèn)市，各大零售業(yè)者，也正利用影像分析工具掌握實(shí)體店內(nèi)的消費(fèi)者行為，智慧制造當(dāng)然是不可忽視的一環(huán)，在工業(yè)生產(chǎn)的流程中，每一道制程都可仰賴視訊分努來(lái)改善品質(zhì)和效率。

值得注意的是，邊緣運(yùn)算的技術(shù)有「在地化的主場(chǎng)優(yōu)勢(shì)」。舉例來(lái)說(shuō)，國(guó)際大廠Google可能在彰化建置資料中心，但很難在各大都市每一區(qū)的基地臺(tái)蓋小型資料中心，無(wú)論空間或時(shí)間皆不符合經(jīng)濟(jì)成本，這也為臺(tái)灣的電信業(yè)者、或是積極發(fā)展邊緣運(yùn)算的產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)商機(jī)。

本地廠商在基地臺(tái)布署邊緣運(yùn)算的小型資料中心基礎(chǔ)設(shè)施后，未來(lái)國(guó)際大廠若需使用，臺(tái)廠就能以租賃方式營(yíng)運(yùn)，其實(shí)美國(guó)也有新創(chuàng)公司已啟動(dòng)邊緣運(yùn)算的基礎(chǔ)設(shè)備布建，邊緣運(yùn)算將是臺(tái)灣5G開(kāi)發(fā)應(yīng)用的新契機(jī)，能提供新的邊緣運(yùn)算服務(wù)。

從技術(shù)面來(lái)說(shuō)，一般用途的AI邊緣運(yùn)算平臺(tái)只須要簡(jiǎn)單的處理器、加速器硬體系統(tǒng)，再搭配AI軟體技術(shù)DNN(深度神經(jīng)網(wǎng)路)即可建構(gòu)，AI邊緣計(jì)算平臺(tái)的另一個(gè)要件是DNN模型的編譯，將模型訓(xùn)練為可執(zhí)行的程式，以便在任何硬體上都能使用。

目前業(yè)界也發(fā)展出多用戶邊緣運(yùn)算架構(gòu)，亦即稱為HaaS的硬體租賃服務(wù)，讓不同用戶可租用邊緣運(yùn)算伺服器，并根據(jù)自身需求來(lái)遠(yuǎn)端設(shè)定和存取。工研院也發(fā)展出一套性能優(yōu)異的相關(guān)平臺(tái)，稱之為BAMPI(Bare-Metal Provisioning from ITRI)。該云端系統(tǒng)軟體可進(jìn)行資料中心自動(dòng)化軟硬體部署，透過(guò)簡(jiǎn)易的使用者介面，提供遠(yuǎn)端安裝、更新軟體、設(shè)定作業(yè)系統(tǒng)組態(tài)的自動(dòng)化工具，能同時(shí)支援部署500臺(tái)以上的伺服器。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)IDC預(yù)測(cè)，全球邊緣運(yùn)算市場(chǎng)規(guī)模2018年已來(lái)到43.6億美元，2022年將達(dá)121億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率高達(dá)26%。另一方面，電腦視覺(jué)、監(jiān)控影像分析等市場(chǎng)，產(chǎn)值也將在2023年各自達(dá)到254.3億美元及85.5億美元。這些數(shù)字無(wú)異預(yù)告了，「AI」加上「邊緣運(yùn)算」帶來(lái)的龐大商機(jī)。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，在即將來(lái)臨的新時(shí)代，AI邊緣運(yùn)算象徵了全新契機(jī)，相關(guān)商用產(chǎn)品或解決方案包括：AI邊緣運(yùn)算系統(tǒng)、DNN訓(xùn)練系統(tǒng)、替不同應(yīng)用打造的DNN模型，目前也已開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)影像監(jiān)控系統(tǒng)、ETC即時(shí)車牌辨識(shí)引擎、ADAS先進(jìn)駕駛輔助的感知系統(tǒng)、可擴(kuò)充自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)等，在這些領(lǐng)域，臺(tái)灣都享有硬體制造以及系統(tǒng)整合的優(yōu)勢(shì)，更應(yīng)能掌握AI邊緣運(yùn)算的商機(jī)。

另外，電競(jìng)賽事熱度不斷上升，熱門程度不輸NBA，5G與電競(jìng)、無(wú)人機(jī)等新興應(yīng)用結(jié)合，不但具商業(yè)性，也能夠充分突顯5G特點(diǎn)，電競(jìng)無(wú)人機(jī)是未來(lái)5G低延遲、大頻寬、高可靠的應(yīng)用重點(diǎn)發(fā)展選項(xiàng)之一，國(guó)外已有電競(jìng)無(wú)人機(jī)的案例出現(xiàn)。

無(wú)人機(jī)與虛擬實(shí)境(VR)穿戴式裝置結(jié)合，進(jìn)行第一人稱視角的無(wú)人機(jī)競(jìng)賽。參賽者以無(wú)人機(jī)的飛行視角融入比賽，每個(gè)人眼睛看到、大腦認(rèn)知的景象，均來(lái)自無(wú)人機(jī)上的攝影機(jī)，于高速飛行下，避開(kāi)突如其來(lái)的未知障礙，甚至還可設(shè)計(jì)電競(jìng)無(wú)人機(jī)的虛擬比賽環(huán)境背景，如北京紫禁城等。