Tuntematon tekniikka uuden sukupolven Edge AI -laitteissa

Ehkä et ole kuullut piezoMEMS:stä, mutta tämän pienen, pelimuuttavan teknologian uudet sovellukset ovat valmiina muuttamaan AI:n tulevaisuutta reunassa.

Vuonna 2023 tutkijat arvioivat, että generatiivisen tekoälynb (genAI) käyttäminen kuvan luomiseen kulutti yhtä paljon energiaa kuin älypuhelimen lataaminen. Kuvittele nyt AI-kuvien luomista älypuhelimen avulla.

Kun tekoäly siirtyy reunan laitteisiin, kuten älypuhelimisiin ja AR-laseihin, mielenkiintoisimmat ja laajimmat sovellukset kietoutuvat todennäköisesti reaaliaikaisiin, henkilökohtaisiin ja kontekstiaavistiin kokemuksiin. Nämä laitteet ovat aina mukana, joten tekoäly voi hyödyntää niiden antureita – kamerat, mikrofonit, GPS, kiihtyvyysanturit – tarjotakseen vaivattomia, matalan viiveen ratkaisuja ja kokemuksia.

Ajattele tekoälyä läsnäolevana apulaisena, joka tarjoaa reaaliaikaisia kontekstuaalisia avustuksia. Älypuhelimissa tämä voi tarkoittaa esimerkiksi instant kielenkäännöstä keskusteluissa tai matkaillessa, kuten osoittamalla kameraa merkintään ja saamalla merkinnän omalla äidinkielelläsi. AR-laseissa se on vielä tiukemmin – kuvittele käveleväsi kaupungissa ja saavasi historiallisia faktoja, ravintola-arvosteluita tai navigaatiomerkkejä projektioina näkökenttääsi, kaikki räätälöityjä mielenkiintojesi mukaan ja ilman laitteen poistamista. Koska reunan tekoäly prosessoi tiedot paikallisesti, se on voitto luottamukselle ja tietosuojalle.

Vaikka reunan tekoälyn lupa on ilmeinen ja viehättävä, laitteelliset haasteet ovat edelleen.

• Haaste 1 – Lämpö: Juuri kuten tekoälykeskukset, reunan tekoälylaitteet ovat lämpörajoitettuja, eivät MIPS/laskentarajoitettuja. Älypuhelimet ovat jo lämpörajoituksissaan; reunan tekoälyominaisuudet vain lisäävät ongelmaa. Sama koskee AR-laseja, koska enemmän laskentaa, optiikkaa ja mikronäyttöjä integroidaan.
• Haaste 2 – Koko/Paino/Muoto: Tämä on valtava haaste AR-laseille, kun valmistajat etsivät pyhää graaalia, jossa tasapainotetaan koko päivän käyttömukavuus (paino) välttämättömien sähköisten laitteiden ja akun keston (suorituskyky) kanssa kaikessa muodossa, joka on muodinmukainen.
• Haaste 3 – Keskonversaatio-äänenlaatu: Ääni on tuleva hallitseva käyttöliittymä, erityisesti AR-laseissa, jolloin käyttäjä voi toimia nopeasti ja käsi vapaa. Kuitenkin perinteiset käämikaiuttimet ovat paksut ja kömpelöt (ks. Haaste 2) eivätkä suorita parhaalla tavallaan ahtaan, rajoitetun tilan ympäristössä. Lisäksi niiden suhteellisen heikko osa-osan johdonmukaisuus vaikuttaa negatiivisesti arvolisille DSP-ominaisuuksille, kuten yksityisyys- ja keskustelutiloille.

Silti reunan tekoälylaitteiden, kuten älypuhelimien, AR-laseiden ja muiden mobiililaitteiden, genAI-suorituskyvyn kehittäminen on käynnissä. Deloitten tutkijat arvioivat, että genAI-käyttöisten älypuhelimien osuus voi ylittää 30 prosenttia toimituksista vuoden loppuun mennessä. Puhumattakaan uudesta genAI-tehostetusta älylasikategorian.

Reunan laitteissa osa ratkaisusta tulee sähköisten laitteiden uudelleenkuvaamisesta, jotka niissä ovat.

PiezoMEMS-komponentit mahdollistavat genAI:n reunassa

PiezoMEMS-teknologia vastaa genAI:n haasteisiin reunan laitteissa. Ei vain siitä, mitä se tekee, vaan myös siitä, miten se valmistetaan.

PiezoMEMS on sovellus mikroelektromekaanisesta teknologiasta, joka käyttää piezoelektrisiä materiaaleja sähköisen energian muuttamiseen liikkeeksi, periaatteessa jänniteohjattu ilmavirtalähde. PiezoMEMS-komponentit valmistetaan luotettavassa, vakaa ja erittäin yhdenmukaisessa puolijohdeteollisuuden prosessissa, jolloin voidaan valmistaa suuria määriä erittäin tehokkaita, kustannustehokkaita mikroelektroniikkaa pienissä, 1 millimetrin paksuisissa sirupaketeissa.

Aktiivinen jäähdytys reunan tekoälyn lämpöhallintaan

Ultrasonic piezoMEMS-piirien aktuaattorit ovat nyt olemassa, jotka pumppaavat täysin hiljaisia, tärinättömiä ilmapulsseja ohuiden, ahdasrajoitettujen elektroniikkajärjestelmien jäähdyttämiseksi – periaatteessa puhallin sirulla.

Vaikutukset reunan tekoälylaitteiden jäähdyttämiseen ovat syvät. Ensimmäinen piezoMEMS-mikrojäähdytin on 96 prosenttia pienempi ja kevyempi kuin perinteiset puhaltimet – ja se on ainoa aktiivinen lämmönsäätölaite, joka on tarpeeksi pieni ja ohut mahtuakseen älypuhelimisiin ja AR-laseihin, pitäen pinnan ja komponenttien lämpötilaa 15-30 prosenttia viileämpänä ja mahdollistaen laskennan suorittamisen huipputeholla pidemmän ajan.

PiezoMEMS-kaiuttimet keskustelutekoälyn käyttöliittymänä

Koko ja paino: piezoMEMS-kaiuttimet voivat tuottaa vastaavan tai paremman äänenvoimakkuuden (äänipaineen taso) kuin perinteiset käämikaiuttimet, mutta paljon pienemmässä koossa, paksuudessa ja painossa. Uuden kaiuttimen soveltaminen AI-käyttöisiin laseihin saa tuotesuunnittelijat lähemmäs mainittua pyhää graaalia.

Tässä on kaksi esimerkkiä. Ensinnäkin, 1 millimetrin paksuisena, piezoMEMS-kaiutin on noin 70 prosenttia ohuempi kuin perinteiset käämikaiuttimet, mikä mahdollistaa lasejen sormien olemassaolon ohuemmassa ja tyylikkäämmässä muodossa.

Toiseksi, on ehdotettu, että lasejen ihannepaino on 30 grammaa saavuttaaksesi koko päivän käyttömukavuuden. AI-laseissa perinteiset käämikaiuttimet painavat tyypillisesti noin 2 grammaa kunkin. Yksi kummassakin laseissa (4 grammaa yhteensä), kaiuttimet muodostavat noin 15 prosenttia järjestelmän kokonaispainosta. PiezoMEMS-kaiuttimet, noin 150 milligrammaa kunkin, voivat poistaa yli 90 prosenttia kaiuttimien painosta, saattaen AR-lasit lähemmäs 30-grammaisen tavoitteen.

Äänen selkeys. Lisäksi pienestä koosta ja painosta, piezoMEMS-kaiuttimet parantavat äänikokemusta. Ne eivät ainoastaan tuota riittävää äänenvoimakkuutta avoimessa ilmassa, vaan ne myös erinomaisesti toistavat korkeita taajuuksia, joita yleensä liitetään parempaan puheen ymmärrettävyyteen ja selkeyteen. Tämä johtuu siitä, että piezoMEMS toimii nopeammin kuin perinteiset kaiuttimien suunnitelmat, lähes ilman vaihetta, mikä tarkoittaa, että ääni on selkeä, yksityiskohtainen ja tarkka.

Parannetut DSP-ominaisuudet. Lopuksi, DSP-intensiiviset ominaisuudet, kuten yksityisyystilat ja suunnattu ääni, toimivat paremmin piezoMEMS-kaiuttimien kanssa. Kiitos puolijohdeteollisuuden prosessin yhdenmukaisuudesta ja johdonmukaisuudesta, nämä kaiuttimet ovat lähes ihanteellisia osa-osa -äänenvoimakkuuden ja vaiheen sopimiseen, tarjoten enemmän ennustettavaa ikkunaa DSP-algoritmille toimia. Vähemmän vaihtelua kaiuttimista, DSP-algoritmit voivat parantaa suorituskykyä vähemmän prosessointikustannuksilla.

Reunan tekoälylaitteiden mahdollisuuksien avaaminen

Lopulta, se vaatii merkittävää innovaatiota tuoda genAI:n voima kuluttajien reunan laitteisiin. Valmistajien on voitava voittaa fysiikan ja varmistaa paras mahdollinen käyttäjäkokemus – kaikki ilman kompromisseja muodossa.

Uudet innovaatiot piezoMEMS-teknologiassa avaavat mahdollisuuksia poistaa lämpörajoitukset, tarjota parannettua puheen ymmärrettävyyttä keskustelutekoälyyn ja parantaa tyyliä (ohut) ja mukavuutta (paino) reunan tekoälyälypuhelimissa ja AR-laseissa.

GenAI-ekosysteemi on laaja ja verkostoitunut. PiezoMEMS voi olla avainasemassa.