Neznana tehnologija za novo generacijo naprav z umetno inteligenco na robu

Morda še niste slišali za piezoMEMS – toda nove aplikacije te drobne, revolucionarne tehnologije so pripravljene preoblikovati prihodnost umetne inteligence na robu omrežja.

V 2023, raziskovalci ocenili da je uporaba generativne umetne inteligence (genAI) za ustvarjanje slike porabila toliko energije kot polnjenje pametnega telefona. Zdaj pa si predstavljajte, da s pametnim telefonom ustvarjate slike z umetno inteligenco.

Ko se umetna inteligenca preusmerja na robne naprave, kot so pametni telefoni in očala obogatene resničnosti (AR), se bodo najbolj prepričljive in razširjene aplikacije verjetno vrtele okoli izkušenj v realnem času, prilagojenih in kontekstualno ozaveščenih izkušenj. Te naprave so vedno z nami, zato lahko umetna inteligenca izkoristi njihove senzorje – kamere, mikrofone, GPS, merilnike pospeška – za zagotavljanje brezhibnih rešitev in izkušenj z nizko zakasnitvijo.

Predstavljajte si umetno inteligenco kot vseprisotnega pomočnika, ki nudi kontekstualno pomoč v realnem času. Na pametnih telefonih bi to lahko pomenilo takojšnje prevajanje jezika med pogovori ali potovanjem, na primer, če usmerite kamero na znak in dobite prekrivanje v svojem maternem jeziku. Pri očalih obogatene resničnosti je to še bolj natančno – predstavljajte si, da se sprehajate po mestu in imate v pogledu projicirane zgodovinske dejstva, ocene restavracij ali navigacijske namige, vse prilagojeno vašim interesom in ne da bi morali vzeti napravo iz rok. Ker robna umetna inteligenca obdeluje podatke lokalno, je to zmaga za zaupanje in zasebnost podatkov.

Medtem ko obljuba za rob AI je očitno in prepričljivo, vendar ostajajo izzivi s strojno opremo.

• Izziv 1 – TermičniTako kot podatkovni centri z umetno inteligenco so tudi naprave z umetno inteligenco na robu omejene glede temperature, ne pa glede MIPS/izračunavanja. Pametni telefoni so že na svojih toplotnih mejah; funkcije umetne inteligence na robu težavo le še poslabšajo. Enako velja za očala obogatene resničnosti, saj je integriranih več računalništva, optike in mikrozaslonov.
• Izziv 2 – Velikost/Teža/OblikaTo je ogromen izziv za očala AR, saj proizvajalci iščejo sveti gral ravnovesja med celodnevnim udobjem nošenja (težo) s potrebno elektroniko in življenjsko dobo baterije (zmogljivostjo), vse v modni in elegantni obliki.
• Izziv 3 – Kakovost zvoka pogovorne umetne inteligence: Glas bo prevladujoč vmesnik, zlasti z očali AR, kar omogoča hitro in prostoročno upravljanje. Vendar pa so običajni tuljavni zvočniki debeli in okorni (glejte 2. izziv) ter ne delujejo v celoti v tesnih, omejenih prostorih. Poleg tega njihova relativno slaba skladnost med deli negativno vpliva na funkcije DSP z dodano vrednostjo, kot sta načina zasebnosti in osredotočenosti na pogovor.

Kljub temu pa je noro hitenje za izvajanje genAI na robnih napravah – pametnih telefonih, očalih AR in drugih mobilnih napravah – v teku. Raziskovalci pri Deloitteu Ocenjujejo, da bi delež pametnih telefonov, ki podpirajo genAI, lahko do konca letošnjega leta presegel 30 odstotkov pošiljk. Da ne omenjamo nova kategorija pametnih očal, ki jih poganja genAI.

Pri robnih napravah del rešitve izhaja iz ponovne zasnove elektronike, ki je vanje vgrajena.

Komponente PiezoMEMS omogočajo GenAI na robu

Tehnologija PiezoMEMS obravnava izzive umetne inteligence v napravah na robu omrežja. Ne le zaradi tega, kar počne, ampak tudi zaradi načina izdelave.

PiezoMEMS je uporaba tehnologije mikroelektromehanskih sistemov, ki uporablja piezoelektrične materiale za pretvorbo električne energije v gibanje, v bistvu vir pretoka zraka z nadzorom napetosti. Komponente PiezoMEMS so izdelane v zanesljivem, stabilnem in zelo enakomernem polprevodniškem postopku, kar omogoča množično proizvodnjo visoko učinkovite in stroškovno učinkovite mikroelektronike v majhnih, 1 milimeter tankih ohišjih čipov.

Aktivno hlajenje za upravljanje temperature na robu z umetno inteligenco

Ultrazvočni piezoMEMS silicijevi aktuatorji zdaj obstajajo za črpanje popolnoma tihih, vibracijskih impulzov zraka za hlajenje tankih, prostorsko omejenih elektronskih sistemov – v bistvu ventilator na čipu.

Posledice hlajenja naprav z umetno inteligenco na robu so obsežne. Prvi piezoMEMS mikro hladilni ventilator je 96 odstotkov manjši in lažji od tradicionalnih ventilatorjev – in je edina aktivna naprava za upravljanje temperature, ki je dovolj majhna in tanka, da se prilega v pametne telefone in očala obogatene resničnosti, saj ohranja temperature površin in komponent za 15–30 % nižje, hkrati pa omogoča, da računalnik deluje z največjo zmogljivostjo dlje časa.

PiezoMEMS zvočniki kot pogovorni vmesnik umetne inteligence

Velikost in teža: piezoMEMS zvočniki lahko proizvedejo enakovredno ali boljšo glasnost (raven zvočnega tlaka [SPL]) kot običajni tuljavni zvočniki, vendar z delčkom velikosti, debeline in teže. Uporaba tega novega zvočnika v očalih z umetno inteligenco lahko oblikovalce izdelkov približa svetemu gralu ravnovesja, omenjenega prej v tem članku.

Tukaj sta dva primera. Prvič, piezoMEMS zvočnik, ki je debel 1 milimeter, je približno 70 % tanjši od običajnih tuljavnih zvočnikov, kar omogoča, da so ročaji očal tanjši in bolj elegantni.

Drugič, predlagano je bilo, da je idealna teža kozarcev 30 gramov za doseganje celodnevnega udobja pri nošenju. V očalih z umetno inteligenco običajni tuljavni zvočniki običajno tehtajo približno 2 grama vsak. Z enim v vsakem ročaju očal (skupaj 4 grami) zvočniki prispevajo približno 15 % celotne teže sistema. Zvočniki PiezoMEMS s približno 150 miligrami vsak lahko odstranijo >90 % teže, ki jo prispevajo zvočniki, s čimer se očala z obogateno resničnostjo približajo cilju 30 gramov.

Jasnost zvoka. Poleg majhnosti in teže zvočniki piezoMEMS izboljšajo zvočno izkušnjo. Ne le, da na prostem ustvarijo zadostno glasnost, temveč so tudi odlični pri reprodukciji visokih frekvenc, ki so običajno povezane z izboljšano razumljivostjo in jasnostjo govora. To je zato, ker piezoMEMS zagotavlja hitrejši mehanski odziv kot tradicionalne zasnove zvočnikov, skoraj brez faznega premika, kar pomeni, da je zvok jasen, podroben in natančen.

Izboljšane funkcije DSP. Nenazadnje bodo funkcije, ki intenzivno uporabljajo DSP, kot so načini zasebnosti in usmerjen zvok, delovale bolje z zvočniki piezoMEMS. Zaradi enakomernosti in doslednosti polprevodniškega procesa imajo ti zvočniki skoraj idealno glasnost in fazno ujemanje med deli, kar zagotavlja bolj predvidljivo okno za delovanje algoritma DSP. Z manjšo variabilnostjo zvočnika lahko algoritmi DSP izboljšajo delovanje z manjšimi stroški obdelave.

Sprostitev potenciala naprav z umetno inteligenco na robu

Navsezadnje bodo potrebne znatne inovacije, da se moč generativne umetne inteligence prenese na potrošniške naprave. Proizvajalci ne morajo le premagati fizike, ampak morajo tudi zagotoviti najboljšo možno uporabniško izkušnjo – vse to brez kompromisov glede oblike.

Nove inovacije v tehnologiji piezoMEMS odpirajo možnosti za odpravo toplotnih omejitev, zagotavljajo izboljšano razumljivost govora za pogovorno umetno inteligenco, hkrati pa izboljšujejo slog (tanek videz) in udobje (teža) pametnih telefonov z umetno inteligenco in očal za obogateno resničnost.

Ekosistem genAI je obsežen in medsebojno povezan. PiezoMEMS je lahko ključni dejavnik.