边缘计算推进物联网终端与人工智能技术融合

在刚刚结束的2018北京安博会上，AI芯片厂商成为人工智能馆的重要参展商，寒武纪、深鉴、比特大陆、地平线等人工智能芯片初创企业全都来齐了，另外，海思等安防芯片厂商纷纷亮出了AI芯片新品。当然这些企业芯片重点针对边缘端设备，重点以摄像机、闸机、智能门口机等为重点应用对象。

近两年，随着芯片技术的持续发展，尤其是在以movidius为代表的专门为视觉处理设计的终端芯片成熟，使得针对神经网络算法的计算能力大幅提高，越来越多的智能算法可以从后端转向在前端完成，而上游芯片厂商的布局无疑是前端产品的迅猛发展的重要指标。除了如英特尔movidius、英伟达的Jetson系列芯片外，目前国内的众多芯片厂商也推出了拥有AI模块的芯片。海思今年推出的4款芯片新品都集成了专用的AI处理单元“AIEngine”，地平线首次展出了基于旭日2.0的架构的地平线XForce边缘AI计算平台，其主芯片为IntelA10FPGA，典型功耗35W，可用于视频人脸识别、人体分割、肢体检测等功能，比特大陆展示首款28nm的边缘AI协处理器BM1880，能够搭载在安防智能摄像机、安防USB人工智能模块等产品中。云天励飞也在安博会现场展出了刚刚流片成功的AI芯片——DeepEye1000，适用于安防人脸识别抓拍，采用20nm工艺，拥有2Tops的AI算力。

针对终端的芯片技术的迅猛发展，推进了边缘计算已经成为了现实。边缘计算分担了部署在云端的部分计算能力，降低物联网高频、碎片计算、传输和回源带来的延时、拥塞等问题，使AI时代下多场景应用不再受限于网络带宽传输能力。在万物互联的背景之下融合边缘计算和视频监控技术，构建基于边缘计算的新型视频监控应用的软硬件服务平台，成为安防领域一直提倡的“事前预警、事中制止、事后复核”对视频监控系统前端摄像头智能处理能力提出的更高要求。

边缘计算中的“边缘”是个相对概念，指从数据源到云计算中心数据路径之间的任意计算资源和网络资源。边缘计算的“边缘”不限制在边缘服务器这样的边缘节点，还包括网络边缘的摄像头、智能手机、网关、可穿戴的计算设备和传感器等设备。边缘计算的基本理念指利用边缘设备已有的计算能力，将应用服务程序的全部或部分计算任务从云中心迁移到边缘设备终端执行，降低能源消耗。

在边缘计算中，云计算中心不仅从数据库收集数据，也从传感器和智能手机等边缘设备收集数据，这些设备兼顾数据生产者和消费者，因此终端设备和云中心之间的请求传输是双向的。网络边缘设备不仅从云中心请求内容及服务，而且还可以执行部分计算任务，包括数据存储、处理、缓存、设备管理、隐私保护等。

视频监控摄像头作为物联网前端设备应用边缘计算最具有代表性。传统视频监控系统前端摄像头内置计算能力较低，致使视频监控系统的智能处理能力不足，以云端计算进行智能分析又具有延迟性，无法保证实时预警。

融合边缘计算的视频监控技术，构建基于边缘计算的新型视频监控应用的软硬件服务平台，以提高视频监控系统前端摄像头的智能处理能力。边缘计算+视频监控技术其实是构建了一种基于边缘计算的视频图像预处理技术，通过对视频图像进行预处理，去除图像冗余信息，使得部分或全部视频分析迁移到边缘处，由此降低对云中心的计算、存储和网络带宽需求，提高视频分析的速度，此外，预处理使用的算法采用软件优化、硬件加速等方法，提高视频图像分析的效率。

除此之外，为了减少上传的视频数据，基于边缘预处理功能，构建基于行为感知的视频监控数据弹性存储机制。边缘计算软硬件框架为视频监控系统提供具有预处理功能的平台，实时提取和分析视频中的行为特征，实现监控场景行为感知的数据处理机制；根据行为特征决策功能，实时调整视频数据，既减少无效视频的存储，降低存储空间，最大化存储“事中”证据类视频数据，增强证据信息的可信性，提高视频数据的存储空间利用率。

截至当前，除了目前在城市视频监控领域，边缘计算已经在智慧照明、电梯联网、智能制造、智能抄表、能效管理等领域得到了应用，帮助客户提高公共基础设施的使用效率、降低故障率，保障公共安全，助力智慧城市建设。

目前在安防领域中，海康威视与Movidius联合发布的全局摄像机使用就是MovidiusMyriad2Vision处理器，大华股份“灵瞳”一体化摄像机采用MOVIDIUS方案，全景统筹细节捕获，支持8种人脸属性、8种人体特征、1万人脸库实时比对。另外在触景无限基于Intel-MovidiusVPU模块，推出系列嵌入式AI解决方案如瞬视人脸检测系统，盾悟嵌入式人脸识别系统等，另外公司除了人脸抓拍、人脸识别，还聚焦人、车、物的识别与追踪，积极助力智慧安防的视频结构化进程；商汤科技将深度学习人脸识别算法通过高性能计算极致优化，搭建底层算法最优解决方案，基于英伟达JetsonTX1芯片平台推出了SenseEmbed嵌入式解决方案；旷视科技(Face++)和NVIDIA合作的全新自研智能处理器--MegBrain-M1001正是基于NVIDIAJetsonTX1平台开发的高性能人工智能算法处理器，具有强大的并行处理计算能力，能够流畅运行全球领先的Face++人脸识别算法并为人脸识别整体解决方案提供强劲的核心支撑。