智慧手術室運用智慧箱型電腦減少成本

醫院手術室(OR)是少數能善用準確、高傳真和即時資訊的地方。從內視鏡攝影機影片到生命徵象監控,乃至於包含近期掃描結果的電子醫學記錄(EMR),手術室工作人員需要即時盡可能取得愈多的相關資料,才能在手術中迅速作出拯救生命的決策。憑藉現今的技術,將所有這些功能整合在手術室的單一顯示器上應該不是難事。

但遺憾的是,實際上難度很高。由少數大型 OEM 及其專有技術推動的供應商生態系統,限制了醫院手術室的科技進展。由於這些製造商負責目前絕大多數的手術室設備(從內視鏡攝影機和手術台到 HVAC 及照明系統),他們可以打包高度整合的整體手術室解決方案;然而這些解決方案所費不貲,而且與其他廠商的系統配合不佳。

這種廠商鎖定導致要在醫院手術室添加其他市場司空見慣的的技術,變得資源密集、耗費時間且成本高昂。因此,醫院管理者往往被迫透過其中一家領先廠商,一次升級一或兩間手術室,或者在許多情況下完全不升級。

Al Moosa 專科醫院是沙烏地阿拉伯 Al-Ahsa 的頂尖醫療中心,在嘗試實施新的入門級「智慧手術室」基礎架構時,也面臨了類似的妥協。它只好在傳統管道外尋求協助。

推車上的智慧手術室

Al Moosa 專科醫院的工作人員執行各種手術,從神經外科到血管外科,乃至於整形手術與燒燙傷手術。其廣泛的醫療保健服務和 12 間手術室打造了一個動態環境,提供高品質的患者護理代表不斷提高手術室的精確度與效率。

智慧手術室將手術室設備和醫院資訊系統(HIS)整合在單一畫面中,讓手術團隊即時存取所需的所有資料。在此同時,手術室內的資訊,例如內視鏡攝影機影片、手術台影片、生命徵象等,可轉寄給護士和醫院管理者協調術外科護理,或寄給遠距醫師,他們可即時在網上提供指導或意見回饋。

智慧手術室的挑戰多半來於資料整合。有鑑於此,Al Moosa 專科醫院求助於醫療 WORX,這家設計顧問與系統整合商專門服務中東醫療保健領域的客戶。它反過來從醫療物聯網技術供應商 iMedtac 選擇了 iMOR-SDB 手術室整合系統,作為其智慧手術室設計的基礎(影片 1)。

影片 1。iMedtac iMOR-SDB 是一種智慧手術室整合系統,將手術、 EMR 和其他資料整合在單一儀表板,供手術室工作人員使用。(資料來源:iMedtac

iMedtac iMOR-SDB透過 API 從 HIS 和電子設備取得影片和資料,接著進行管理並將其路由至手術室的顯示器、護理站或其他需要的地方。除了資料整合和影片路由外,系統也能用來記錄手術期間的安全檢查、顯示重要的提醒、串流到遠端方,甚至識別手勢。

最重要的是,軟體堆疊與 Axiomtek mBOX600 為同一套裝,後者是搭載第 8 代 Intel® Core 處理器技術的醫療級箱型電腦,尺寸僅有 250 公釐 x 240 公釐 x 90 公釐。換句話說,尺寸小巧,可用醫療推車進出手術室。

iMOR-SDB 的關鍵是 mBOX600 上的半號、16 通道 PCIe Gen 3 插槽和全尺寸 PCIe 迷你卡插槽,用於支援全高畫質(1080p)或超高畫質(4K)影片擷取卡。它們也為影片、內視鏡/顯微攝影機影片、EMR 或 HIS 資訊以及其他系統的資料提供頻道。多個 USB 3.1、一個 HDMI 1.4 連接埠和兩個 DisplayPort 1.2 連接埠,可與現代螢幕和顯示器快速整合。

整個堆疊符合健康資訊交換第七層協定(HL7)應用層臨床資料傳輸,以及快速醫療交換資源(FHIR)的電子醫療資料交換標準。

「在 Al Moosa 專科醫院,它在具有螢幕的護理車上,電腦連接 MRI、 CT 掃描器、內視鏡機器和網際網路,從 EMR 收集資料,」 iMedtac 業務總監 Jason Miao 表示。「我們也有另一個模組,名為 iMOR-SDB-CMS 的中央管理系統,提供符合標準的 FHIR 和 HL7 通訊協定,可讓本機安裝人員輕鬆整合平台與 HIS 系統。」

未來的智慧手術室

一部便攜式 iMOR-SDB 在 2022 年 12 月部署於 Al Moosa 專科醫院,成果相當豐碩,因此管理者打算在院內 11 間手術室每間部署一部。這些將安裝在更永久的壁掛式配置中,並透過先前提到的中央管理系統與醫院的 EMR/HIS 基礎架構整合。

但無論安裝的方法為何,iMOR-SDB 終究是獨立的裝置,不必與其他設備實體整合,只要插進螢幕即可。相較於其他替代方案,它不僅能為尋求有效運作的醫院節省時間、心力與成本,更可透過未來手術室提供最高等級的護理。

 

本文由 insight.tech 編輯副總監 Christina Cardoza 編輯。

工業邊緣的模組化機器視覺

AI 整體環境瞬息萬變。這樣的變化對於工業視覺系統而言太快了,以自動化品質檢驗系統與自主機器人為例,預期的部署期間就算不到數十年也有數年。

如果您是設法讓機器視覺系統充分發揮效益的系統整合商、OEM 或工廠業者,您會用什麼方式讓平台因應未來需求,並且在下一個劃時代 AI 演算法或架構引進前數月或數週推出設計時,不會感到焦慮不安?

我們必須先解構典型的機器視覺系統,才能回答這個問題。

機器視覺系統的結構

長年以來,工業機器視覺系統包含攝影機或光學感應器、照亮擷取區域的照明設備、主機電腦和/或控制器,以及影像擷取卡。影像擷取卡尤其值得注意,因為這項裝置擷取的靜態影格解析度比攝影機高,而且可利用 AI 或電腦視覺演算法簡化分析。

攝影機或光學感應器透過 CoaXPress、GigE Vision 或 MIPI 這類介面,直接連接影像擷取卡。影像擷取卡本身通常是一種插槽卡,插入視覺平台或電腦後,透過 PCI Express 與主機通訊。

影像擷取卡除了能擷取解析度更高的影像,還有很多優點,包括能夠同時在多部攝影機同步化及觸發,以及在擷取到靜態影像後立即執行本機影像處理(例如色彩校正)。這項作法不僅能消除延遲(可能省下為了預先處理而傳輸其他位置影像的費用),還可讓主機處理器有餘裕執行推論演算法,以及執行相應的控制功能(例如關閉輸送帶)和其他工作。

就某幾個層面而言,相較於整合這一連串不同子系統的新式架構,這個架構更為複雜。然而,它的可擴充性與設計彈性更高,因為唯一限制影像處理效能的因素,是主機電腦或控制器的插槽數量。

其實,此外還受限於主機處理器與影像擷取卡之間的頻寬高低。

利用 PCIe 4.0 締造完美視力

對於機器視覺系統來說,尤其是仰賴多重攝影機與高解析度影像擷取卡的系統,系統頻寬很快就會變成問題。舉例來說,4MP 攝影機需要大約 24 Mbps 的處理量,對於 PCIe 3.0 互連提供的每通道 1 Gbps 左右資料速率,造成的影響微乎其微。

然而,機器視覺系統多半接受多部攝影機的輸入內容,因而接受多重串流,所以頻寬很快便會耗用殆盡。增加 GPU 或 FPGA 加速卡,或是兩種都加,才能獲得高準確度低延遲的 AI 或電腦視覺演算法執行方式,另外,週邊裝置與主機處理器之間,可能會發生頻寬瓶頸。

此時此刻,很多工業機器視覺整合商必須開始取捨。您不是因應頻寬短缺增加更多主機 CPU、選用背板型系統並在設計加入更多加速卡,就是選擇已整合加速器的主機電腦或控制器。無論如何,您的成本都大幅提高,散熱需求、耗電量,以及內嵌系統工程師耳熟能詳的其他諸多障礙,全都隨之增加。

或者您可選用搭載新一代 PCIe 介面的平台,例如物聯網解決方案開發商 SECO 的 CALLISTO COM Express 3.1 Type 6 模組(圖 1)

SECO 推出的 CALLISTO COM Express 3.1 模組提供 PCI Express Graphics (PEG) Gen4 x8,最多兩個 PEG Gen4 x4,以及要求嚴苛機器視覺工作負載用的 8x PCIe 3.0 x1 介面。
圖 1. SECO 推出的 CALLISTO COM Express 3.1 模組提供 PCI Express Graphics (PEG) Gen4 x8,最多兩個 PEG Gen4 x4,以及要求嚴苛機器視覺工作負載用的 8x PCIe 3.0 x1 介面。(資料來源:SECO

SECO 產品長 Maurizio Caporali 表示,SECO CALLISTO COM Express 模組中心搭載第 13 代 Intel® Core 處理器,支援 PCI Express Graphics (PEG) Gen4 x8 介面、最多兩個 PEG Gen4 x4 介面,以及最多 8x PCIe 3.0 x1 介面。Gen4 PCIe 介面的頻寬是 PCIe 3.0 介面的兩倍,速率增加為每通道將近 2 Gbps,基本上可在機器視覺平台獲得兩倍的視訊頻道,而且完全沒有犧牲任何其他效能。

Caporali 說明,第 13 代 Intel® Core 處理器讓機器視覺獲得了進一步的優勢,包括最多 14 個 P-core 與 E-core(「P」與「E」),以及多達 96 個 Intel® Iris® Xe 顯示晶片執行單位,而且可依工作負載使用這些執行單位,將系統效能、用電量與散熱最佳化。視 SKU 而定,這一切有 15W 與 45W TDP 可供選擇,而且是以工業級的標準型 SECO 模組提供,尺寸僅 95 mm x 125 mm。

為了化繁為簡,這個平台與 OpenVINO 工具組相容,將任何前述核心架構上部署的電腦視覺演算法最佳化,締造最高的效能。CALLISTO 使用者還可使用 SECO 的 CLEA AI-as-a-Service (AIaaS) 軟體平台。這款可擴充的 API 型資料協調、裝置生命週期管理,以及 AI 模型部署邊緣/雲端解決方案,可讓機器視覺使用者改善長期的 AI 模型效能,並且無線更新端點。

「若要管理即將遠端部署於裝置機隊的 AI 應用程式與模型,CLEA 是基礎。客戶現場若有成千上萬的裝置,CLEA 提供了可輕鬆擴充遠端管理的機會。」Caporali 表示。

工業邊緣的模組化機器視覺

建立工業機器視覺解決方案所耗費的時間、費用與資源都不容小覷。解決方案不僅必須結合各項利基型技術,例如 AI、高速攝影機、高解析度鏡頭,以及專業的視訊處理器,這類複雜的系統還必須長期創造最大價值,才能讓投資物有所值。

將系統架構模組化是防範措施之一,這樣一來便能隨時間升級。以影像擷取卡為基礎建置的機器視覺平台架構,不僅能讓機器視覺 OEM、整合商與使用者視需要擴充視訊處理與攝影機支援,COM 模組的模組化架構(插入自訂的載卡)也能讓主機電腦與控制器本身視需要擴充。因此,拜全模組化策略之賜,經過深思熟慮之後,您只需要升級 CALLISTO 的載板設計,就能滿足未來的機器視覺需求。

簡言之,機器視覺工程師再也不會焦慮不安。

 

本文由 insight.tech 編輯副總監 Christina Cardoza 編輯。

整合平台可為工廠精心規劃應用程式

拿起您的智慧型手機,留意已下載的應用程式。如果您看看另一個人的裝置,可能會發現應用程式則截然不同。您之所以選擇這些應用程式,就是因為有地方可以派上用場。

我們理所當然認為,每個人都能隨心所欲在智慧型手機上裝配軟體。我們用一款應用程式查天氣,但是用另外一款程式玩本日文字遊戲,製造商也一樣,他們用各式各樣的應用程式查庫存,而品質控管則必須用另一款應用程式。不幸的是,用於這些常規行業功能的軟件不能很好地協同工作。

如果製造商想要使用來自不同供應商的軟件,他們必須自己負責集成。製造執行系統(MES)供應商 MPDV Mikrolab GmbH 產品管理部總監 Matthias March 表示:「這是現今智慧型製造最大的障礙之一。」

智慧工廠需要整合各種不同的解決方案,然而 March 指出,解決方案卻往往各有各的資料和資料模型。製造商必須整合解決方案,收集需要的深入解析,才能發展真正的智慧工廠。他表示:「解決工廠各種需求的專門軟體雖然很多,但是公司卻為了整合不相容的系統吃足苦頭。」

MPDV 產品管理部負責人 Bernd Berres 表示,託管各種軟體解決方案或製造應用程式(mApp)的單一整合平台,是解決方案的起點。Berres 表示:「這種平台能整合所有解決方案,而且不需要設計多種各別的介面,就能 [以隨插即用的方式] 相互通訊。」

MES 對製造業應用程式的重要性

功能正常的 MES 是智慧工廠中那顆不停跳動的心臟。MES 是連接廠房所有作業元素的中央系統。Berres 指出,MES 將作業資料與企業資源規劃(ERP)軟體的業務資料結合在一起

HYDRA X 是 MPDV 挑戰產業 MES 的利器。它的功能豐富,範圍涵蓋訂單、資源、材料、組建、品質與人力資源的管理。該公司為了回應業界對於相互通訊系統的需求,將 HYDRA X 託管於中央製造整合平台(MIP)。製造商的軟體環境需要整合性的基礎,這項做法能正中要害。March 表示:「我們大可說,這個平台是製造商生產作業所有 IT 系統的骨幹。」

MPDV 深知製造商可能不需要 HYDRA X 提供的所有功能,因此將每項功能切割為單一 mApp。MIP 甚至更進一步,也託管大量的第三方 mApp。MIP 的整合規則是所有應用程式都必須遵守的一項條件。

智慧型手機應用程式的規則由作業系統制定,而製造業的規則則是由 MIP 主導。這樣一來,製造商就能從大量選項挑選同級最佳的解決方案。Berres 表示:「過去客戶挑選系統後,就因為既有投資而受制於廠商。」「拜 MIP 所賜,客戶不必選擇單一供應商,而是可以視需要結合不同廠商的解決方案。」

以智慧型手機為例,每位使用者會依照具體需求,從商店新增需要的應用程式,自行彙整解決方案。

製造業應用程式的生態系統

Berres 表示,混搭 mApp 也改變了系統整合商的作業方式。「他們不再從單一廠商尋找符合多數需求的單一解決方案。反之,他們可以針對個別案例挑選最佳解決方案,而且供應商各異。」

舉例而言,系統整合商 MEGLA 採用 MPDV 的 MIP,確保不同的軟體應用程式能獲得向客戶推薦的互通性。以某塑膠製造商為例,系統整合商可以為樣品檢驗推薦一款獨立式 mApp,而且還能在 MPDV 生態系統中使用。系統整合商根據個案需要評估製造商,瞭解他們的瓶頸,以及可能適合他們使用的解決方案。

另外,製造商直接與 MPDV 合作,挑選特定作業環境需要的解決方案組合。德國玻璃製造商 Schott AG 需要為全球的 42 個生產廠址挑選一個通用平台。困難之處在於,整合全球 IT 與 OT 的分析和深入解析作業,同時繼續為各廠址提供自訂解決方案。Schott 目前採用 MPDV 整合平台,搭配 MPDV 與其他合作夥伴的 mApp。March 表示:「此外,他們還視需要自行建立應用程式。」「他們運用我們的商務邏輯搭配這個解決方案,整合過程十分彈性靈活。」

無論客戶選擇哪些應用程式,都是公司的「關鍵任務」應用程式。Berres 表示:「我們提供軟體,需要執行軟體的可靠系統,Intel 正好為我們提供了這樣的系統。Intel 講求高可用度。」

智慧工廠的未來

March 期望人工智慧(AI)能大力帶動製造業的未來,因為它能催生「自行控管的」工廠,由工廠自行解決先前發生過的問題。

MPDV 正努力讓標準化的 AI 解決方案上市,中小型企業也才有辦法善用 AI 的功能。為難題尋找量身自訂解決方案的公司行號越來越多。混搭使用通用語言解決方案的能力,日後依舊會是獲利可期智慧工廠的骨幹。

 

insight.tech 編輯副總監 Georganne Benesch 編輯。

善用第 4 代 Intel® Xeon® 處理器,讓業界改頭換面

今年稍早最新的第 4 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器 (代號 Sapphire Rapids) 已發行。這些處理器帶著全新強大功能登場,提供更佳、更快的效能,包括利用 AI 從全方位改善產業營運。不僅如此,更完美實現聯邦與工業 4.0 成功的準則:安全性、可靠性、靈活性和擴充性,亦即工業和聯邦領域所希望看到的一切。由於這些產業不喜歡「淘汰並更換」的方法,這些 Xeon 可擴充處理器能確保製造商的投資經得起未來考驗,不僅滿足工廠的當下需求,同時也能展望未來。

我們將深入瞭解第 4 代 Intel Xeon 可擴充處理器 Sapphire Rapids (影片 1)Intel 網路與邊緣事業群副總裁暨聯邦與工業解決方案總經理 Christine Boles 將與我們一同探討,並回答關鍵問題:「為什麼要從現有版本切換為這次的新版本?」

影片 1。Intel 網路與邊緣事業群副總裁暨聯邦與工業解決方案總經理 Christine Boles,探討最新的第 4 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器的工業和聯邦使用案例。(資料來源:insight.tech

告訴我們更多關於這些最新的 Intel® Xeon® 可擴充處理器的資訊。

第 4 代 Intel Xeon 可擴充處理器專為極其嚴苛的工作負載量身打造,提供令人驚豔的強大功能,對此我們樂見其成。而且,正如您所說,其中多數工作負載都屬於工業領域。如果就工業 4.0 轉型來看,工業領域正在尋求技術,可用於提供真正擴大及提升商業價值的能力,以及解決製造商或公用事業的部分挑戰。

除了網路與儲存裝置之外,這些處理器的新功能更特別體現於 AI 和機器學習和數據分析的加速領域。Intel 針對微架構重新建構,進而滿足這些工作負載 (無論在網路空間或在工業邊緣) 擴展處理能力,但僅限於絕佳效能功率比的效能範圍內。同時,第 4 代亦擴充了這些工業功能所需的 IO 記憶體容量。

藉由為 CPU 提供額外加速,我們已針對幾項具體領域新增功能,其中一項便是深度學習與機器學習。而與加速相關的其中兩項更新為 Intel® Advanced Matrix Extensions (Intel® AMX) 和 Intel® Data Streaming Accelerator。

正如您所想像,工業領域的製造商必須處理大量資料。AMX 為這些工業領域的工作負載加速 AI 功能,例如機器視覺、缺陷偵測,或設備以及生產線下產品的品質評估。Data Streaming Accelerator 透過虛擬化環境排定資料的優先順序和管理,以及展示資訊。

另一個我認為值得注意的領域是 Intel® Speed Select Technology (SST)。SST 有助於將工作負載整合至運行多重工作負載的外型規格。SST 能夠選取您要處理的位置,視您的需求優化某些虛擬機器的效能,而非其他可能無需太多效能的工作負載。至於工業解決方案供應商會如何運用 SST,也讓我感到十分期待。

與前幾代產品相比,最新一代的效能如何?

就四大方面而言,我確實看到第 4 代 Xeon 可擴充處理器有助於提供客戶在 IoT 邊緣尋找的價值,以及解決方案供應商將深入開發的領域。

首先是整體效能、記憶體和 IO 方面。就整體架構而言,最新一代產品的每核心效能比前幾代還高,提供多達 52 個核心或不同插槽,適用於一系列 IoT 邊緣使用案例。我們更擴充記憶體功能,支援八個 DDR5 通道。與前一代 DDR4 相比,DDR5 的整體頻寬提升了 1.5 倍。這最終能提高記憶體使用率的效能與容量。

在工業使用案利中突破極限的領域之一便是 IO 功能,而這一代擁有多達 80 條 PCI Express Gen 5 通道。而提到 IO 領域:我們在 Xeon 可擴充處理器中大幅提升 AI 功能,倘若您需要額外 CPU 或外部加速器,我們則提供可用於與外部裝置互相連接的 CXL 1.1 連線能力。

第二個方面是該產品最大的附加功能之一:運用 AMX 擴充功能實現 AI 加速。我們更進一步確保提供正確的工具套件,以便利用 OpenVINO 工具組的工作負載推斷和最佳化功能。有了改進的 AI 加速和工具套件,便能針對深度學習和工作負載完整訓練向客戶提供適當支援。

我先前曾提到 SST (即 Intel Speed Select Technology),可用於整合工作負載。這就是第三個方面,SST 不僅更精確控制 CPU 效能,更能妥善控管如何在 Xeon 可擴充處理器中利用該效能和運算能力。我們還提供了實用工具,允許使用 Intel® 資源控管技術工具組加以監控,從而實現資源的控制與共享,以及整體環境的管理。

第四大面向當然是恢復能力與安全性,這在製造或聯邦類型環境中尤為重要。Intel 處理器的效率和彈性聞名全球,因此這也是我們繼續提供產品時非常著重的一環。而我們還提供安全性擴充功能 Software Guard Extensions,允許在安全指定位址空間執行不同的應用程式。

何種使用案例會從最新處理器受益最多?

第一大領域當然是在工業和聯邦領域內,對運算具有高度需求的使用案例,無論是機器視覺類型的應用程式或是偵測瑕疵並加以採取行動。

針對與數位孿生功能相關的新興領域,您不僅能看到工廠區域正在發生的事情,還能再現相同場景。接著,該領域會擴展為不斷發展的自動化相關領域。其中一個例子來自於公用事業領域,隨著電網現代化,無論是軟體定義功能還是電網基礎設施或流程自動化的管理,都提升到前所未有的層次。

另外一大領域則是機器視覺。製造商如何改進一系列攝影機的缺陷偵測或品質檢查?若要處理這個問題,則須收集相關資訊、執行準確分析,然後根據圖片所帶來的資料採取行動。我們在搭配 AMX 擴充功能的 Xeon 可擴充處理器中所內建的功能,將使這些工作負載獲得妥善處理與管理。

我們在工業領域中進行相同類型的改進,您也可以考慮應用於消費者導向的零售環境產業:餐旅類型空間。過去幾年內,商店或旅館中的可用資源確實有所變化,例如自助結帳服務機。搭載第 4 代 Intel Xeon 可擴充處理器的解決方案,以及其額外的 AI 和分析功能,能夠在人們進入商店時就消費者互動提供新功能,並評估這些客戶可能擁有的任何偏好。當然,該解決方案對於後端也有所助益,機器人技術可用於評估倉儲及後台的物流,同時管理整體庫存。

接下來我要提及最後一個領域,是相比絕大多數領域擁有更多機會的領域:醫療保健與生命科學領域。該領域可以有效運用這些第 4 代 Xeon 可擴充處理器中內建的 AI 擴充功能和支援,用於評估影像或對基因體學與定序進行進階分析。有機會看到醫療設備製造商如何利用我們在處理器中加入的新功能,真是令人振奮不已。

隨著越來越多的網路和工作負載更靠近邊緣,這些處理器又將扮演什麼角色?

我們一直致力於使用這些 Xeon 可擴充處理器開發新一代平台,而最令人興奮的其中一點便是其所支援的工作負載範圍。而另一點則是網路環境的轉變,從傳統上功能更為固定的網路架構演化為更加軟體型、虛擬化網路環境。Xeon 可擴充處理器的功能使解決方案供應商擁有更趨於軟體定義的網路環境,同時利用 AI 和機器學習功能來處理透過網路傳送的資訊,並針對該資訊最佳化。

您有任何想補充的資訊嗎?

在效能和安全性方面,以及先前討論過的所有其他面向,第 4 代 Intel Xeon 可擴充處理器都能確實提供協助,不僅如此,我們也將強固型環境中支援可靠服務所需的條件納入考量。我們針對這些處理器提供各種 SKU,專為滿足工業-商業產品選擇的長生命週期和可靠性需求而設計,包括適用於 0°C–84C° 溫度範圍的處理器。我提到了 Xeon 可擴充處理器帶來的核心範圍與效能;這也反映在 SKU 範圍內,具備可擴充性來回答工作負載真正需要什麼的問題。

最重要的是,我們已確保使用這些第 4 代 Xeon 可擴充處理器的解決方案供應商,將具備在 AI 工作負載或網路工作負載與分析的效能加速方面所需功能,同時更擁有即將進入環境所需的威力與效能範圍。能夠看到基於新一代處理器的應用程式上市,令我十分雀躍。

相關內容

若要進一步瞭解第 4 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器,請收聽第 4 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器的強大功能,並閱讀 Intel 透過處理器創新提升邊緣生產力。若要瞭解 Intel 最新的創新技術,請追蹤 Intel 的 TwitterLinkedIn 帳號。

 

本文由 Erin Noble 編審。

深入瞭解第 13 代 Intel® Core™ 處理器的威力

Intel 在 1 月推出了第 13 代 Intel® Core 處理器的桌上型與筆記型版本,代號為 Raptor Lake。Intel 是智慧邊緣趨勢不斷成長的推手,第 13 代將第 12 代 Intel® Core 處理器效能混合式架構的優勢發揚光大,豐富的新特色與功能令人驚豔。

Intel Network and Edge Compute Division 副總裁暨總經理 Jeni Barovian Panhorst,為我們娓娓道來第 13 代發行的細節(影片 1)。她將說明這一代處理器的多工作業能力,為什麼非常適合醫療到飯店餐飲業常見的密集型工作負載,同時也是自主機器人這類特定使用案例的絕配。剛剛說過,精益求精及支援夥伴與客戶更上層樓是 Intel 的目標。

這次發行令現今網路與邊緣市場雀躍不已的原因何在?

適用於物聯網邊緣的第 13 代 Intel Core 處理器,是我們極致優化效能、記憶體與 IO 和邊緣部署的首選。另外,我想強調一點,行動版的第 13 代 Intel Core 處理器,側重於利用工業級功能,結合電源效率、效能與彈性,尤其符合網路和物聯網邊緣重要領域的需求,包括 AI、繪圖和強固的邊緣使用案例。

相較於前一代,它大幅提升了效能,同時為不同的電源設計點提供了一系列選項。這樣一來,客戶便能為空間與電源經常受限的部署,提供完全符合需求的效能功耗比。他們獲得的效益包括,單執行緒效能更高、多執行緒效能更高、繪圖與 AI 效能更高,而且能以更彈性的方式,同時執行更多應用程式、更多工作負載,以及更多連線裝置,而且這一切對物聯網邊緣來說非常重要。

我們的效能混合式架構提供高達 14 個核心與 20 條執行緒,另外還有稱為 Intel® Thread Director 的技術,可讓我們專為客戶工作負載的需求搭配核心。對於自主移動機器人與光學檢查這類使用案例,我們絕佳的繪圖效能是不可或缺的要素。這些結合處理器的功能(利用含 VNNI 指令的 Intel® DL Boost)以及 Intel OpenVINO 工具組這類開發者工具,全都創造了進一步加強 AI 推論最佳化的機會,有助於減少對外部加速器的依賴。

這也是引進 PCI Express Gen 5 連線能力(第 12 代 Intel Core 處理器曾提供)的第一代筆記型處理器。這可讓客戶專注在更多地方部署要求更嚴苛的工作負載,因為資料傳輸途徑更大,而且能以更快且能力更強的方式連線各種不同的週邊裝置。

最後,最重要的一點是,第 13 代 Intel Core 筆記型處理器全力賦予邊緣彈性、可擴充性與持久性,重新定義了工業智慧的概念。產品組合中的部分 SKU 符合嚴苛環境工業級使用案例的規定,舉例而言,它們提供的溫度範圍更廣,介於 -40 °C 和 100 °C。另外,它們支援頻內 ECC 記憶體,可靠性更高,為機器控制、AMR、航空電子等領域,以及其他物聯網邊緣令人振奮的使用案例安裝,提供嚴苛環境所需要的效能類型與功能。

影片 1. 與 Intel Network & Edge Compute Division 副總裁暨總經理 Jeni Barovian Panhorst,一起深入瞭解第 13 代 Intel® Core 處理器。(資料來源:insight.tech

可否請您談談,Intel 正如何利用其混合式微架構?

我們在第 12 代處理器引進效能混合式架構。真正的目的是,在單一 SoC 結合這兩款 Intel 架構的優點:P-core 以及 E-core。主要優勢為,以最佳方式利用 P-core 和 E-core 處理現有的工作負載,擴充多執行緒的效能。

效能擴充取決於特定應用分為多項不同工作的效率,以及可用於平行執行這些工作的 CPU 數量。為符合客戶用途與核心使用方式五花八門的需求,我們側重於設計的 SoC 架構中,用於效能的核心更多,希望達成單執行緒效能與執行緒受限的情境。E-core 可同時協助延伸多執行緒效能的擴充性,超越前幾代處理器。因此,效能混合式架構可在多執行緒工作負載,以及執行緒受限和功率受限的工作負載達到最佳效能。

此外,該效能混合式架構搭配前述的 Intel Thread Director,為 P-core 與 E-core 上同時進行的工作負載將效能最佳化。這個架構會即時監測指令混合,以動態方式為作業系統中的排程器提供指引,讓它針對如何排程執行緒,做出更智慧靈活的資料導向決策。

因此 P-core 會優先處理效能執行緒,提供回應快速的效能,而且在功率需求方面的限制可能也比較少。接著是使用 E-core 處理高度平行的工作負載,以及其他功率受限(系統其他地方可能需要功率,例如平台的圖形引擎或其他加速器)的情況。這個組合於是能提供最佳的使用者體驗。

相較於前幾代,最主要的幾項改善之處是什麼?

效能一向是我們的優先考量。以筆記型產品家族相同功率封包所提升的效能為例,單執行緒效能加速高達 1.08 倍。桌上型處理器的多執行緒效能則是加速高達 1.34 倍。如果具體觀察攸關邊緣的 AI 效能,CPU 分類推論工作負載則是提升高達 1.25 倍。

簡單的升級途徑,則是客戶的另一個重要領域。第 13 代處理器的插槽與第 12 代 Intel Core 處理器相容。我先前提過 PCI Express Gen 5 傳導性。這是我們第一代採用 PCIe Gen 5 的筆記型產品,可提供更快的傳輸途徑,締造更高的資料處理量。醫療影像需要大量視覺資料,是從中受益的絕佳使用案例。

Hellometer 是第 12 代與第 13 代世代比較有所改善的具體客戶案例。這間公司是深入研究世代比較效能提升,同時達到平台彈性的絕佳範例。Hellometer 擁有專精於速食和快餐店餐廳自動化 AI 的 SaaS 解決方案,而第 13 代能夠以更符合成本效益的方式,為目標市場在邊緣提供更高的 AI 效能。

對這類餐廳而言,時間確實是要素;時間會直接轉化為收益,因為若是大排長龍,顧客會直接駛離。因此這些品牌全力投入使用 Hellometer 的電腦視覺型技術,過程持續使用內建 AI 加速的前一代 Intel Core 筆記型處理器。

然而,第 13 代 Intel Core 處理器發行時,Hellometer 執行長曾提及第 13 代如何讓它在解決方案增加額外的視訊串流,為即時推論處理客戶資料的能力更提高 30% 以上,而且不需要獨立 AI 加速器。這樣一來,客戶便能更透徹瞭解顧客體驗,進而贏得業務,而且它提供了真正帶動商業價值的創新技術。

這些處理器在我們趨近邊緣之際,如何提供新的機會?

我們支援的使用案例範圍極為廣泛。以軍事用途為例,有機會支援車輛和飛機的嵌入式運算,或是為情報與安全和偵察支援邊緣裝置。另外還有針對空間受限和嚴格用途情況,有多工作業效能與持久性需求的下一代航空電子學。再來是醫療保健方面的進展,例如帶動超音波影像、內視鏡與臨床裝置,必須處理的視覺資料數量龐大。接著是飯店餐飲業,就如同 Hellometer 的實例。此外還有各式各樣其他的用途,包括電視牆和數位電子看板;AI 驅動的店內廣告互動式平板顯示器。這些用途全部都能利用第 13 代 Core 處理器。

AI 型工業製程控制這類工業用途,可以利用第 13 代 Intel Core 處理器,在空間與功率有限制的情況,融合強大的運算與 AI 工作負載。這個領域的例子是我們的合作夥伴研華。該公司尤其專注於 AMR(自主移動機器人),而且 AMR 確實正成為倉儲、物流與製造環境的新常態。

AMR 和其他電腦視覺應用的挑戰在於,必須在超小的外型規格,提供強大的 AI 與攝影機型輸入。AMR 特別可能必須處理不同攝影機與接近感測器的資料,機器人才能在環境四周安全地行走。這個市場成長速度驚人,因此掌握那個商機,以及支援客戶設法從中獲取那個價值,成了當今的問題所在。

研華有幾項產品選擇利用第 13 代 Intel Core 筆記型處理器,因應運算與圖形處理效能所需,以及電源效率需求。這些採用效能混合式架構的筆記型處理器,可能您獲得適應性效能,而整合式 Intel® Iris® Xe 顯示晶片則讓您享有密集的圖形處理效能,加上 DDR5 的記憶體支援,是這些解決方案皆享有的效益。最新一代處理器的電源效率卓越,電池續航力更長,大幅提高機器人在廠房或倉庫作業的持續時間,絕對也令解決方案獲益良多。總體擁有成本因而隨之改善。

今天您最後有任何想法要跟我們分享嗎?

我們的使命是提供硬體與軟體平台,帶動基礎架構業者和所有類型企業採用邊緣原生策略,同時為客戶在正確的功率與設計點提供工作負載專屬的效能與領導效能。這意味著滿足各式各樣的所有設計點,無論對象是裝置本身、邊緣基礎架構、網路基礎架構或雲端。

我們也專注於催化數位轉型和商業價值、帶動及普及 AI,並且讓整個生態系統皆能取得 AI。這個最新版本將提供新一代邊緣就緒的多元處理器,為客戶提供更多運用這個混合式微架構釋放所有可能性的選擇,對此,我們深感自豪。這項承諾將打造建置於 AI 支援邊緣運算的未來。

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若要進一步瞭解第 13 代 Intel® Core 處理器的功能與混合式微架構,請收聽深入瞭解第 13 代 Intel® Core 處理器,以及閱讀 Intel 利用處理器創新技術大幅提高邊緣生產力。若要瞭解 Intel 最新的創新技術,請追蹤 Intel 的 TwitterLinkedIn 帳號。

 

本文由 Erin Noble 編審。

自動駕駛汽車技術推動 AI 送貨機器人

試想一下,叫機器人把熱食、雜貨、衣服,甚至您的下一台 iPhone 送貨到府。對於消費者來說,這是便利的最高境界。對於零售商來說,它解決了最終關鍵哩程的挑戰。

送貨機器人解決方案已在歐洲和中東的八個地點推行。一個外型貌似裝輪子冰桶的時尚自主機器人能將貨物送到伊斯坦堡、馬德里、杜拜和倫敦的購物者手中。

自主交付機器人由總部位於英國的自主移動平台公司 DELIVERS.AI 開發,是一種環保、零排放的車輛。推動機器人發展的技術,開啟了一個充滿無限可能的世界,不僅讓購物體驗更為便利,或解決零售商尋找和支付足夠送貨員方面的挑戰。

這個機器人的點子是在新冠病毒疫情封城期間萌生。「我們觀察到線上訂單在食品、雜貨、電子商務和包裹遞送方面蓬勃發展,由於每個人都待在家,我們便透過線上通路下單,」 DELIVERS.AI 創辦人暨執行長 Ali Yarali 表示。「這就是為什麼我們想出一個點子,創造出自主行動平台。」

DELIVERS.AI 人行道技術是該公司的第一項產品與服務。不過之後,該平台還可以擴展到、自動駕駛卡車、自動駕駛無人機。

DELIVERS.AI 技術與設備無關。這表示人工智慧、3D 投影,以及智慧攝影機(可以引導造型時尚機器人以安全的行人速度穿越人行道和行人穿越道),可用於其他車輛,包括行動不便人士使用的電動代步車。

永續送貨機器人的未來已然到來

如今在西班牙薩拉戈薩、布魯塞爾和波蘭格但斯克等地,已有超過一千萬人見識過 DELIVERS.AI 機器人的風采。顧客只要在購物應用程式上選擇機器人送貨即可。

某些購物者純粹為了好奇。有的人會擺姿勢與機器人合照,然後在社群媒體上發布照片,這對零售商來說也是在替他們打廣告。「新冠病毒封城期間,購物者喜歡機器人作為一種衛生、零接觸的選項,」Yarali 表示。

它首先在 DELIVERS.AI 技術團隊的總部:土耳其伊斯坦堡科技大學投入使用。它在校園中運送智慧型手機和筆記型電腦等高價值物品。後來它也開始參與餐廳外賣(影片 1)。

影片 1。DELIVERS.AI 自主送貨機器人。(資料來源:DELIVERS.AI

以校園作為試驗場地,帶來受控環境的優勢,設計師與開發者可觀察車輛的運行情況,進而改善。團隊必須滿足多項要求。其一,機器人必須環保。它靠電池運行,不會產生直接的碳排放。車輛外殼是以可回收的塑膠製作。

為了最大化乘載的貨物,設計師和工程師使這款車的電子設備盡量封閉。Yarali 表示,機器人有足夠的空間放置大型披薩紙盒。它的 90 升(24 美制加侖)有效載荷可承載 40 公斤(88 磅)。

DELIVERS.AI 開發自家的 3D 投影技術,因此不必依賴第三方供應商滿足機器人的特殊需求。「機器人導航和路徑規劃不是新問題。然而,如果要在公共地區人口稠密的動態城市環境中解決這些問題,自主機器人必須穿越人行道,這相當具有挑戰性,」Yarali 如是說。「不過,這個問題我們解決了,而且持續不斷改良」

車輛採用鋁複合材料底盤,配備 12 英吋車輪,可在乾燥、潮濕和多雪的氣候條件下行駛於不同地形。工程團隊在為客戶開發車輛版本時,會考量人行道的寬度和高度以及潛在的障礙。感應器和360 度智慧攝影機可協助在擁擠的人潮中穿梭。這輛車還可以請人讓路、問候顧客,並在跌倒時尋求協助。

氣候是另一項考量。在杜拜和扎拉戈薩這樣炎熱的氣候下,機器人擁有特殊的冷卻系統,協助保存內容物,以免感應器和電子設備過熱。如果機器人需要協助過馬路或其他事情,遠距協助團隊可以遠端接管機器人。此外,現場技術員可以更換機器人的電池,或提供現場協助。

零售最終關鍵哩程送貨及其他

無論是提供送貨到府的超市、按鍵提貨的幕後商場,或是試圖和大型線上商店競爭的本地店家,零售商都在想方設法,解決最終關鍵哩程的送貨問題。機器人送貨提供高效、永續且經濟實惠的方法。

「不需要大筆資本支出,」Yarali 表示。「客戶透過交通行動服務模式,或每次交付按月支付的機器人使用費。「這些模式使他們的財務狀況更為理想,也更具吸引力。」

隨著技術的成熟,Yarali 設想自主送貨平台的大量應用。它可用於所有型的送貨工具,包括無人機。它能為電動車注入動能,無論是個人送貨或運送身障人士皆然。目前,DELIVERS.AI 正與一家美國汽車製造商合作開發自動駕駛小型貨車。

Intel 技術是車輛運行的基礎。機器人使用 Intel® 處理器、三台 Intel® RealSense D455 深度攝影機,以及五台魚眼攝影機。「我們非常高興成為 Intel 社群的成員。藉此機會,與潛在的合作夥伴建立聯繫,提供我們需要的支援。」

隨著 DELIVERS.AI 為其車輛技術尋找新途徑,Intel 的支援仍是一大關鍵。他表示一路以來,Intel 始終提供價值。

一般人擔心機器人會取代人類,但Yarali表示這不是他的意圖。「我們不是要取代人類送貨員的工作。我們是在創造新的工作機會,如遠距作業員、遠距助理人員以及現場員工等技術性工作。」他表示,隨著生活更加數位化,如果真要說什麼變化,DELIVERS.AI 協助創造全新的職務類別,為經濟增加價值。

 

insight.tech 編輯副總監 Georganne Benesch 編輯。

更智慧的海洋:貨船如何透過邊緣運算節省大量成本

貨船營運商和其他車主沒有什麼不同。他們想要更佳的燃料經濟、更低的保險成本,並限制船隻的損耗。

但與我們許多人不同的是,氣候惡劣或海象不佳時,他們無法待在溫暖的家。他們從事運送貴重貨務的工作,而且必須準時交貨,甚至時常必須冒著貨物、船舶和船員的危險。

為了在緊迫的時程和更加緊縮的利潤,以及保護船舶的需要之間取得平衡,如今營運商在船上使用船隊管理軟體和邊緣電腦。這種船隊管理技術協助導航,幫助船長減少燃料消耗和溫室氣體排放,避免波浪衝擊以及提高船舶壽命。

剩下的唯一挑戰是,找到能從茫然無人之處與雲端通訊、並經得起公海惡劣環境的電子系統。

強固型嵌入式電腦的製作過程

在本地電子產品零售商的貨架上,是找不到能部署在貨船上的嵌入式電腦的。海事嵌入式電腦的設計標準始於承受極端溫度的能力、高衝擊和振動耐受性,當然也少不了抗腐蝕、抗風與抗水。在不提供任何電子功能的情況下,您應對這些挑戰的方式對其餘的系統設計具有重大影響。

此外,含鹽的海水空氣會導致船上電子產品腐蝕及失效,這表示必須將其密封在氣密包裝。但由於系統必須防水,因此無法使用傳統的風扇或主動散熱建構。所以海事盒式嵌入式電腦設計師必須在開發生命週期的早期就應對氣流受限的問題。

這種設計要求,以及系統遇到極端冷熱的可能性,排除了除了最節能處理器之外的所有處理器的使用,因為它們往往具有最佳的散熱特性。

這也是為什麼一家貨船營運商招募了 DFI 工程師。DFI 提供無風扇、極度強固的邊緣運算,使用搭載 Intel Atom® 處理器的 ECX700-AL,滿足所有海事環境設計需求。

貨船營運商船隊管理應用程式中使用的 ECX700-AL,可以利用功耗在 9.5W-12W 之間的四核心 Atom® 處理器,不過也可以使用功耗僅為 6W 的雙核心版本無風扇電腦。即使在高達 70ºC 的作業環境中,它也有助於防止平台過熱。

Atom SoC 包覆在 ECX700-AL 的 IP67 和 IP69K 防護等級的外殼中,將系統密封以防止灰塵、浸水和高壓水注噴射。系統也配備防水連接器和智慧通風口,可以排出任何滲入壓製金屬外殼的水(圖 1)。

DFI 的 ECX700-AL 無風扇、極度強固邊緣運算裝置的圖像。
圖 1. ECX700-AL 配備 IP69K 級的防水連接器和智慧通風口,可以排出任何滲透系統外殼的水。(資料來源:DFI Inc.

整個套件已經過符合 MIL-STD-810G 的衝擊和振動測試,展現可以承受海上經常經歷的惡劣海浪衝擊。

運作中的極度強固邊緣電腦

為了提供更多功能,貨運營運商整合了 ECX700-AL 及其 AI 軟體:智慧海洋系統。它使用置於船外的感應器單元追蹤船舶貨櫃的庫存、監控氣候狀況、追蹤引擎狀況,以及管理輸送到船舶引擎的空氣量與品質,以確保最佳速度和燃料經濟。這些資訊都會送回船長,以便其做出明智的決策。

統還可以插入船舶的控制網路,透過「控制台區域網路」傳送和接收資料。但平台也包含其他許多 I/O 和連線能力選項,包括用連接感應器單元的 CAN 匯流排;用於連接多功能顯示器的乙太網路輸出和 HDMI 連接埠;雙 Wi-Fi 連接器,用於存取本機無線網路,該網路也託管庫存標籤等裝置;以及一個 SIM 插槽和兩個 4G/LTE 行動數據天線連接器,用來將內建資料在雲端之間來回傳輸。

在貨船營運商的例子中,營運商能夠改善路線規劃,將燃料消耗與二氧化碳排放量減少 25%,這都要歸功於 ECX700-AL 的功能。憑藉以雲端智慧為後盾的更佳導航見解,該公司也能將海浪撞擊的影響降低 70%。最後,最些益處使保險費也連帶減少,降幅為 20 %。

運用海事技術,在更智慧的海洋上生活

獨立研究顯示 65%-80% 的海上事故是人為錯誤的直接結果:這個數字勢必會隨著自動化水準的提升而降低。由於 ECX700-AL 等邊緣運算平台在貨船上打下了灘頭堡,利用開創性嵌入式技術進一步最佳化這些旅程的機會指日可待。

憑藉整合式 Intel® HD 顯示晶片,以及影片編碼與解碼塊,目前和新一代的 Intel Atom 處理器具備足夠的效能完成工作。很幸運地,它們具備這種效能,因為海事系統的設計要求如此嚴苛,實在沒有很多選項。

 

本文由 insight.tech 編輯副總監 Christina Cardoza 編輯。

為未來注入動能:電網現代化現在進行式

現今世界對電力需求巨大,極度需要可靠、經濟實惠且愈加永續的電力,這已不是新聞。然而,多數人不會花太多時間思考這背後需要部署多少工作、投注多少心血才能實現。除此之外,能源需求又是如何成為電網創新的推動力。

我們來自 Intel、Dell Technologies、ABB 和 VMware 的專家小組深入探討了電網現代化的具體細節。本專家小組的成員包括:Intel 能源與永續發展總監 Prithpal Khajuria雲端運算公司 VMware Edge 解決方案架構師 Anthony Sivesind工業數位化領導者 ABB 技術中心經理 Jani Valtari;和科技公司 Dell Technologies 全球能源領域總監 Russell Boyer。他們都堅定地致力於滿足現今以及未來的電力需求。

電網的現狀及其最近的發展為何?

Prithpal Khajuria:電網架構一百年來都沒什麼改變,不過近十年我們逐漸轉向再生能源,其中最重要的是再生能源在電網邊緣的滲透,例如:家庭、企業、停車場。我們已經開始部署大規模的再生能源(主要是太陽能),並開始將能源推回電網。

電網就像是一條單向電子公路,從公營事業前往家庭和企業。然而,在電網邊緣增加的再生能源已展開雙向電子流動。系統設計為以一種方式運作,但現在我們必須讓它適應新的情況。這需要我們重新思考電網架構:我們如何能在其中添加更多智慧技術,以便在未來進一步掌握動態,得到更快的決策能力?

Anthony Sivesind:我想對 Prithpal 的發言補充說明。我同意,曾經的單向電力流動,如今遭逢巨大的轉變,對於公用事業來說,過去不成問題的,現在盡是差錯。隨着電力流動的變化,我們看到點負載的滲透增加,負載密度也因而有增無減。我們看到的兩個例子是資料中心和電動車。

伴隨著極端氣候事件和實體網路攻擊的增加,這對公營事業無非構成一大挑戰,同時還要維護這個老化的電網基礎架構。VMware 想做的是協助實施一個靈活的平台,讓這些公營事業能夠提升能力。

Russell Boyer:公營事業必須釐清如何因應各式各樣的挑戰,例如氣候事件和網路攻擊,並增添更多智慧、更多營運能力,將這些資料化為見解,最終提高電網的可靠性和復原力。

Jani Valtari:這是一個棘手的挑戰。我們需要增加再生能源的量,需要將能源部門去碳化。同時,社會上更多人需要用電。因此,我們同時需要具備非常靈活、且適應再生能源的能力,但也要比以往更為安全。實現這項目標的方法是增加更多數位技術。如果要以經濟實惠的方式達到這一點,我們需要標準化的平台,可以廣泛部署到全球許多不同地點的可擴充解決方案。

電網現代化的最大商機在哪裡?

Prithpal Khajuria:我們歷來做的是建構一個模型驅動的電網,由上而下地建構。但是我們現在必須從下往上,在電網邊緣建立智慧、資料驅動的系統,在此案例中是變電站。那我們該如何建構智慧邊緣,然後利用它收集更多資料、標準化這些資料,然後擷取更多智慧,進而獲得更全面的動態掌控並更快做出決策?

我們可將再生能源的應用發揮到極致,以因應這些挑戰及實現ESG目標。而將再生能源的使用率最大化的唯一方式,便是提高掌控和見解。這正是 Intel 的預測:未來建構一個資料驅動的電網。

您如何看待使用新興技術,來滿足目前的需求?

Russell Boyer:Dell 技術已在邊緣和 IoT 投資多年,進而強化我們的整體運算基礎結構,並能在邊緣提供更多功能。因此,為了支援所有這些自動化和即時營運決策,我們需要在變電站邊緣提供更多功能、更多運算。而這只能滿足現今的需求。

如果您仔細研究永續性目標,我們將不得不為未來的 AI 模型提供著陸點。現在我們的變電站基礎結構老化,需要大規模進行現代化改造,以滿足現今以及未來的需求。

舉其中一個例子來說,隨著虛擬電廠增加,在配電側有大量的發電量,我們需要改善這些營運技術,以便更妥善地管理,並實現 Prithpal 提到的 ESG 目標,確保我們支持那些永續能源。

Jani Valtari:在變電站中處理保護控制的傳統作法是裝置安裝一次,就運作 10 年、15 年,不必管它。如今我們則必須非常頻繁地變更環境。

我們也需要把設計變得更基於資料驅動,這不僅是為了收集資料和取得一些見解,我們也能根據資料在毫秒間快速做出反應。您可以在虛擬平台上執行任務,無論什麼時候,只要必須變更網路,您都能快速適應無阻。

Intel 如何因應電網現代化?

Prithpal Khajuria:Intel 從多個角度研究電網現代化。其中一個角度是先與終端客戶(在此情況下是公營事業)進行對話。他們面臨什麼挑戰?技術能夠提供什麼協助?我們預見的最大挑戰之一,是這些固定功能裝置的滲透性,一如 Jani 所提及,它們設計成只能做一件事。因此,Intel 組了一支團隊,建構新一代的基礎架構,將硬體標準化,並將軟體與硬體中斷連結。

Intel 提供核心技術、原料,也就是我們的晶片及相關技術。接著 Dell 提供技術, 在核心之上增設能力。然後 VMware 又在其上提供其軟體定義的基礎結構,之後是 ABB 帶來以電力為中心的技術。這正是 Intel Vision:將整個生態系統整合起來,建構可擴充的基礎結構,加速在公營企業部門採用技術,推動實現每個公營事業或世界各國的目標,最大化地利用再生能源及減少化石燃料。

這項夥伴關係和聯盟對電網現代化有何價值?

Jani Valtari:二十多年來,我們一直在尋找軟體導向的方法,試圖將硬體中心轉為軟體中心,從建模型轉為資料型,從固定系統轉為極易動盪且變化快速、卻又超級可靠的系統。

最近,我們發佈了全球首個虛擬化防護與控制系統。但我們無法憑一己之力完成,因此這項穩固的協作關係能帶來莫大助益。比方說,我們需要超可靠的硬體來執行演算法,因此 Intel 與 Dell 共同進行硬體開發。此外,由於我們不是虛擬化環境的專家,因此與 Anthony 和 VMware 合作也格外重要。

Russell Boyer:為了創新,我們必須建立一個志願者聯盟。Intel 相當在行,將各種軟體和硬體供應商以及客戶串連起來,貨真價實地制定了一套標準;我們必須要對標準發揮影響力。

另外,我們也必須和所有不同類型的夥伴相互合作。在向前邁進的同時,我們希望確保擁有一整套選擇組合,進而在邊緣支援這些現代平台。

Anthony Sivesind:串連的不只是眾家合作夥伴,同時也包括公營事業;我要向 Intel 致上最高的敬意,因為他們與所有的公營事業都建立了關係。Intel 在該領域透過幾個聯盟刺激產業:歐洲的 E4S 和美國的 vPAC 聯盟。這正是建立 Russell 提到的那些標準規範的大好時機。 

請進一步向我們說明這些產業標準的重要性。

Jani Valtari:為了朝可擴充、可在各處廣泛部署的解決方案來發展,什麼事都要有一套全球標準。電力領域的關鍵標準是 IEC 61850。它有與硬體、軟體、通訊、及許多不同通訊協定和方面相關的標準化項目。將它作為中心點,我們便處於絕佳的位置,建立可廣泛使用的解決方案。

可以擴展電網現代化的生態系統嗎?

Prithpal Khajuria:Intel 的策略是從第一天起就把客戶(公營事業)當作旅程的一環。畢竟到頭來,會遇到問題的是客戶,想要針對問題購買解決方案的也是客戶。所以我們讓客戶參與其中,然後引進一個在各領域都具有其能力的最佳生態系統。ABB:在電力產業擁有超過百年的豐富經驗。瞧瞧 VMware:發明了虛擬化技術。Dell:軟體元件領域的頂尖硬體解決方案供應商。

Anthony 提到一個事實,那就是我們建了兩個百分百致力於電力產業的產業聯盟:E4S聯盟,專攻二次變電站的數位化,而客戶和公營事業則在其中互動。而 vPAC 則專攻變電站自動化和控制虛擬化。

這就是 Intel 的願景:召集各行各業的精英,加速技術的採納,並為公營事業及其客戶帶來助益。

關於電網現代化,還有什麼最後的想法或關鍵重點要提醒大家的嗎?

Jani Valtari:一項關鍵訊息是,現今的技術已為電網快速現代化做足準備,ABB 非常樂意與客戶合作,以最佳方式為他們實現目標。

Anthony Sivesind:同意:我們準備好了。我們擁有技術,而 VMware 也準備以任何方式幫助公營事業,為他們培訓並將團隊相互串連。

Russell Boyer:如果要實現這些 ESG 目標,我們真的必須加速新技術的部署。而 Dell 致力開發最新技術,進而實現目標。

Prithpal Khajuria:我要對公營事業喊話:一起打造移轉計畫吧。我們可以引導您完成從試驗或概念驗證到實地試驗、乃至於部署的旅程。移轉計畫必須相互整合,而 Intel 及其生態系統夥伴會在此提供協助。

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如要進一步瞭解使電網現代化的努力,請參閱《電網現代化推動低碳經濟發展》並收聽《電網現代化背後的驅動力》。如要瞭解這些公司的最新創新內容,請在 LinkedIn 關注他們:ABBDell TechnologiesIntel Internet of ThingsVMware

 

本文由 Erin Noble 編審。

機器視覺帶動製造業工作場所安全措施自動化

為員工創造更安全的工作環境是每位製造商的願望。然而,實現這項願望可能既困難又所費不眥。降低工廠的風險意味著必須持續監測,揪出環境安全問題,並且找到適當的工作場所預防措施。不過,若要保持這種程度的警戒,可能必須動用大量人力。

Aotu 是提供機器視覺型健康與安全解決方案的 AI 公司,該公司執行長 Stephen Li 表示:「平均而言,10,000 平方公尺的工廠至少必須配置 10 名保全人員,並且由兩名 HSE(健康、安全與環境)職員負責監督和監測視訊。」

也就是說,製造商必須大舉投資,其中又以工業設施的投資最為可觀,因為這類設施的監督必須全年無休。此外,人力監測有其侷限。Li 表示:「廠房安全人員工作賣力,但是卻分身乏術。他們無法立即偵測到大多數的健康與安全問題,而且也絕對不可能 100% 滴水不漏。」「此外,由於員工必須撥打電話,或是親自前往違反安全規定的現場觀察或糾正違規情況,因而有所延誤,無法及時回應問題。」

製造商雖然致力於維護員工安全,但是卻同時面臨預算吃緊以及製程最佳化的壓力,因此困難重重。然而,全新的機器視覺健康與安全解決方案,或許能提供解方,既確保員工安全無虞,同時又能滿足提高效率的需求。

機器視覺將裝瓶工廠的安全監測程序自動化

部署 Aotu 機器視覺解決方案的中國裝瓶工廠正是最佳例證。

該工廠是由某大飲料公司負責營運。設施規模龐大,意味著必須監測許多不同的區域,包括屋頂、天花板、鍋爐、廢物區,以及倉儲設施等。此外,廠房忙得不可開交,員工必須負責各種工作,因此監督員工行為成了複雜的大工程。

Aotu 與 Intel 合作,開發出一款機器視覺型健康與安全解決方案,設計旨在分析裝瓶工廠傳來的視訊摘要,並在偵測到問題時自動向安全人員示警。

該系統的 AI 演算法是針對監測環境安全問題所設定。部署範圍涵蓋工廠內近 1,000 個重要監督點。同時,AI 還會分析行為型安全違規事件的視訊摘要:未能穿戴適當的護具、以不安全的方式攀爬和行走、未經授權進入高風險區域,以及違反使用率上限。

如果系統偵測到問題,便會擷取 30 秒安全問題錄製影片、將它歸類為重大或輕微緊急情況,然後向人類監督者發出確認與反應的警示。如果問題嚴重,安全人員可以從遠端觸發現場警報與示警訊息,提醒員工危險迫在眉睫。如果是比較不嚴重的問題,安全人員可以選擇稍後再採取進一步行動解決,以及提供員工訓練。

執行這個解決方案後,裝瓶工廠的效率隨之提高,安全計畫的成效也更高。「使用 AI 之後,工廠 HSE 員工的工作量得以減輕,並且可確保安全問題不會再被忽視。」Li 表示。「此外,前線員工的安全意識也大幅提高。」

彈性的視訊分析平台

機器視覺解決方案必須可靈活應變,才能在製造業廣泛應用。裝瓶工廠畢竟與汽車零件工廠、高科技加工廠房,或是化學設施差異頗大。

為了打造強大靈活的工業健康與安全機器視覺平台,Aotu 決定與 Intel 合作。兩家公司合作之後,能夠利用好幾款 Intel 硬體與軟體工具的功能:

  • 第 11 代 Intel® Core 處理器讓深度學習、AI 與機器視覺情境得以最佳化及加速。
  • Intel® Iris® Xe GPU 尤其適合處理電腦視覺工作,例如智慧視訊處理。
  • Intel® Xeon® 可擴充處理器的設計更堅固耐用,作業溫度範圍廣,實現了需要更繁重工作負載的組態,也適合用在更嚴苛的工業環境。
  • Intel® OpenVINO 工具組提供一般工業安全情境用的預先訓練 AI 推論模型與參考模型,為迅速開發自訂 AI 演算法奠定了基礎。

Li 表示:「Intel 的處理器與 AI 工具組經過實證,是建置工業 AI 應用程式的強大平台。」他還說,Aotu 與 Intel 的合作關係「幫助我們縮短開發時間,以及為終端使用者設計可自訂、可靠的低程式碼和無程式碼 AI 解決方案。」

迎向更安全且效率更高的產業

機器視覺健康與安全解決方案,越來越受大型製造商關注,而且這類方案可靈活應變、符合成本效益,而且部署容易,因此應該也對系統整合商與小型工業企業極具吸引力。

然而,這類解決方案除了兼具健康與安全的效益,固有的靈活彈性還能開創其他使用案例。

Li 說明:「我們的機器視覺解決方案與晶片組合作夥伴完全整合,並且針對進階 AI 運算最佳化,潛在的智慧用途很多,包括製程數位化、物流自動化以及預測分析,而且將可與邊緣運算和 5G 這類新興技術協同增效。」

未來,電腦視覺可望以創新方式進一步帶動製造業數位轉型,並且為所有人打造更安全、效率更高,獲利能力也更強的工業 4.0。

 

本文由 insight.tech 編輯副總監喬治妮.貝內施(Georganne Benesch)編輯。

網路安全措施享有新一代效能,而且無須付出代價

大家都知道,相較於舊式網路,5G 網路的處理量更高、容量更大,而且延遲更低。然而,這些效益有其代價,對於企業和雲端服務供應商(CSP)而言,代價就是採用監測與保護 5G 資料流量能力更強的網路,升級現有的整合性威脅管理(UTM)防火牆、IPSec 以及其他安全基礎架構。

人人都想要更多頻寬,但頻寬更高意味著,資料流量更大,必須保護的流量更多。為了保持競爭力,企業和 CSP 希望以相同的成本為客戶提供更高的效能,也就是說,他們期望網路安全專家能以跟現有解決方案相同的價位,提高效能更高的安全措施。安全措施供應商別無選擇,只能向安全設備供應商轉達這些需求,期望他們以前代價格提供新一代效能。

為因應這個性價比困境,CASwell 這類安全設備供應商正開發採用第 3 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器的解決方案,因為這款處理器提供可擴充的 100 Gbps 乙太網路效能,並且符合新一代網路對於線路速率安全性的需求。

利用可重設的 Xeon® 設備達成線路速率

所謂的線路速率安全措施意味著,安全措施基礎架構能夠在完全沒有延遲或緩衝的情況下,即時檢查串流資料流量是否存在安全威脅。相較於利用較低的頻寬,利用速度可達 20 Gbps 的 5G 速度達成線路速率封包檢查的過程更為複雜。部分難題包括,支援所有不同類型的資料與封包,不讓任何資訊在傳輸過程中遺失,以及將基礎硬體平台最佳化,在不受執行中軟體或應用程式影響的情況下,達到最高的處理量。

由於必須滿足這些需求,因此安全設備設計多半都是「半客製化」,也就是說,每位客戶都可進行某種程度的微調。當然,依照特定客戶或應用程式需求微調硬體平台所需的 ODM 服務所費不貲,而目標卻是以前代成本提供新一代效能。

從頭設計可重新設定的模組系統,是實現這個目標的其中一個方法。舉例來說,CASwell 已經開發出搭載兩個第 3 代 Intel Xeon 處理器的 CAR-5060 機架式設備,而且 16 個 RDIMM 有高達 512 GB 的 DDR4-3200 ECC 記憶體(圖 1)。CAR-5060 內建的第 3 代 Xeon 各包含高達 36 顆核心與 72 條執行緒,負責處理封包和過濾資料,而輔助之 Intel® C627 Chipset 內建的 Intel® QuickAssist Technology (Intel® QAT) 則會卸載密碼編譯工作負載,相較於前代 Xeon,處理器效能提高達 1.5 倍。

CASwell CAR-5060 機架式應用的影像,它搭載兩個第 3 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器
圖 1. CASwell CAR-5060 的模組架構可讓網路安全供應商用各種擴充卡設定平台,滿足特定使用案例需求。(資料來源:CASwell, Inc.

然而,除了 Xeon 處理器,CAR-5060 架構還包含八條 PCIe Gen 4 x8 通道,以及一條 PCIe Gen 4 x16 通道,可支援不同的儲存模組組合、GPU/FPGA 加速卡,以及/或者多達八張 CASwell 網路介面卡(NIC),而且每張介面卡各有多達八個高速乙太網路連接埠。

換句話說,網路安全供應商可以用多達 64 個 10 GbE 頻道設定可擴充的 2U 系統,締造 640 Gbps 的總平台頻寬,同時依舊可享有商用現貨(COTS)定價。

CASwell 產品管理部門 AVP Yannic Chou 表示:「CAR-5060 與前代的關鍵差異在於,這個型號的硬體可擴充,而且提供的處理量更高。網路服務供應商可以根據用途選擇頻寬。「此外,他們還有其他選項可以選擇,例如 AI 運算功能與儲存空間,因為這些系統有時用於雲端儲存。另外,他們還可選擇備援電源模組這項常見的功能。」

利用 DPDK 超越線路速率

儘管 CAR-5060 這類平台的靈活性、可擴充性與成本效益驚人,但若要讓任何安全設備發揮得淋漓盡致,依舊需要調校應用程式。因此,對於希望建置及實作新一代防火牆、UTM、IPSec 或其他類似安全功能的網路安全供應商來說,下一步就是採用 Intel® Data Plane Development Kit (Intel® DPDK)。

Intel DPDK 這套網路與資料平面庫套組,可從作業系統卸載封包處理工作。DPDK 在 Intel Xeon 執行時,能夠讓封包處理速度加快高達 10 倍,而且對於希望盡量提高效能及改善上市時間的人來說,DPDK 儼然已經成為開發套件最實際常見的一部分。

此外還有 Intel® Boot Guard。這個 Xeon 處理器內的硬體機制可防止基本輸入/輸出系統在開機時遭到未經授權修改,從基礎開始確保網路設備的完整性。部署速度則是這個產業的另一個優先考量,因此利用 DPDK 與 Boot Guard 這類工具簡化最佳化和安全措施設計的能力,有助於 OEM 設定 CAR-5060 等平台、將應用程式移植至平台,並且以相當流暢的方式上線運作。

可擴充的網路安全解決方案:新一代效能、前代成本

實際上,網路服務供應商每三至五年左右就必須升級安全平台,屆時很多供應商會設法進一步最佳化軟體堆疊,讓硬體設備的效能餘量發揮得淋漓盡致。既然通常無法確切掌握日後需要哪種效能或功能,因此 CSP 和企業 IT 組織一向將這種升級方式視為防範性價比過時的最佳策略。如果升級失敗,就必須添購新設備。

CAR-5060 具有擴充插槽,而且與各種網路介面模組和介面卡相容,因此升級過程比過去簡單直接。每隔三至五年,客戶直接從前面板就能換上頻寬更高的新 NIC 或加速卡,甚至連機箱都不必打開。

這正是網路安全供應商面對性價比困境的因應之道。

 

本文由 insight.tech 編輯副總監 Christina Cardoza 編輯。