Yeni Nesil Edge AI Cihazlarının Arkasındaki Bilinmeyen Teknoloji

PiezoMEMS'i duymamış olabilirsiniz; ancak bu küçük, oyun değiştiren teknolojinin yeni uygulamaları, uçtaki yapay zekanın geleceğini yeniden şekillendirmeye hazırlanıyor.

2023 olarak, araştırmacılar tahmin etti bir akıllı telefonu şarj etmek kadar enerji kullanan bir görüntü oluşturmak için üretken yapay zeka (genAI) kullanmak. Şimdi, akıllı telefonunuzla AI görüntüleri ürettiğinizi hayal edin.

Yapay zeka akıllı telefonlar ve AR gözlükleri gibi uç cihazlara doğru kaydıkça, en ilgi çekici ve yaygın uygulamalar muhtemelen gerçek zamanlı, kişiselleştirilmiş ve bağlam farkında deneyimler etrafında dönecektir. Bu cihazlar her zaman yanımızdadır, bu nedenle yapay zeka sensörlerini (kameralar, mikrofonlar, GPS, ivmeölçerler) kullanarak sorunsuz, düşük gecikmeli çözümler ve deneyimler sunabilir.

Yapay zekayı gerçek zamanlı bağlamsal yardım sağlayan her yerde bulunan bir yardımcı olarak düşünün. Akıllı telefonlarda bu, konuşmalar veya seyahat sırasında anında dil çevirisi anlamına gelebilir, örneğin kameranızı bir tabelaya doğrulttuğunuzda ana dilinizde bir kaplama elde edersiniz. AR gözlükleri için daha da akılda kalıcıdır - bir şehirde yürüdüğünüzü ve ilgi alanlarınıza göre uyarlanmış ve bir cihaz çıkarmanıza gerek kalmadan tarihi gerçeklerin, restoran yorumlarının veya navigasyon ipuçlarının görüşünüze yansıtıldığını hayal edin. Uç AI verileri yerel olarak işlediğinden, güven ve veri gizliliği açısından bir kazançtır.

Söz verilirken kenar yapay zekası Açık ve ikna edici olsa da, donanım zorlukları devam ediyor.

• 1. Görev – Termal: AI veri merkezleri gibi, uç AI cihazları da MIPS/hesaplama ile sınırlı değil, termal olarak sınırlıdır. Akıllı telefonlar zaten termal sınırlarına ulaşmış durumda; uç AI özellikleri sorunu daha da karmaşık hale getiriyor. Daha fazla hesaplama, optik ve mikro ekran entegre edildiğinden AR gözlükleri için de aynı şey geçerli.
• 2. Görev – Boyut/Ağırlık/Form Faktörü:Bu, AR gözlükleri için çok büyük bir zorluk, çünkü üreticiler tüm gün kullanım konforunu (ağırlık) gerekli elektronik özellikler ve pil ömrüyle (performans) dengelemenin kutsal kasesini arıyorlar, hepsini de moda odaklı, şık bir form faktöründe yapıyorlar.
• 3. Görev – Konuşma AI Ses Kalitesi: Ses, baskın bir arayüz olacak, özellikle AR gözlüklerle, hızlı, eller serbest çalışmaya izin verir. Ancak, geleneksel bobin hoparlörler kalın ve hantal (bkz. Zorluk 2) ve dar, kısıtlı alanlarda maksimum potansiyellerine ulaşamazlar. Ayrıca, nispeten zayıf parça-parça tutarlılıkları, gizlilik ve konuşma odaklama modları gibi katma değerli DSP özelliklerini olumsuz etkiler.

Yine de, akıllı telefonlar, AR gözlükleri ve diğer mobil cihazlar gibi uç cihazlarda genAI gerçekleştirmeye yönelik çılgın bir koşuşturma devam ediyor. Deloitte'taki araştırmacılar genAI destekli akıllı telefonların payının bu yılın sonuna kadar sevkiyatların yüzde 30'unu aşabileceğini tahmin ediyoruz. genAI destekli akıllı gözlüklerin yeni bir kategorisi.

Edge cihazlarda çözümün bir kısmı, bu cihazlarda kullanılan elektroniğin yeniden tasarlanmasından geliyor.

PiezoMEMS Bileşenleri Edge'de GenAI'yi Etkinleştiriyor

PiezoMEMS teknolojisi, uç cihazlardaki genAI zorluklarını ele alır. Sadece ne yaptığından değil, nasıl yapıldığından da dolayı.

PiezoMEMS, elektrik enerjisini harekete dönüştürmek için piezoelektrik malzemeler kullanan bir mikro-elektromekanik sistem teknolojisi uygulamasıdır, esasen voltaj kontrollü bir hava akışı kaynağıdır. PiezoMEMS bileşenleri, küçük, 1 milimetre inceliğindeki çip paketlerinde yüksek verimli, uygun maliyetli mikroelektroniklerin seri üretimine olanak tanıyan güvenilir, kararlı ve oldukça düzgün bir yarı iletken işleminde üretilir.

Edge AI Isı Yönetimi için Aktif Soğutma

Ultrasonik piezoMEMS silikon aktüatörler artık ince, alan kısıtlamalı elektronik sistemleri soğutmak amacıyla tamamen sessiz, titreşimsiz hava darbeleri pompalamak için mevcut - temelde bir çip üzerindeki fan.

Soğutma kenarı AI kenar cihazlarının etkileri çok derindir. İlk piezoMEMS mikro soğutma fanı Geleneksel fanlardan %96 daha küçük ve hafiftir ve akıllı telefonlara ve AR gözlüklerine sığacak kadar küçük ve ince olan tek aktif termal yönetim cihazıdır; yüzey ve bileşen sıcaklıklarını %15-30 daha serin tutarken, hesaplamanın uzun süreler boyunca en yüksek performansta çalışmasını sağlar.

Konuşmalı Yapay Zeka Arayüzü Olarak PiezoMEMS Hoparlörler

Boyut ve Ağırlık: piezoMEMS hoparlörler, geleneksel bobin hoparlörlerle eşdeğer veya daha iyi ses yüksekliği (ses basınç seviyesi [SPL]) üretebilir ancak boyut, kalınlık ve ağırlığın çok daha küçük bir kısmında. Bu yeni hoparlörü AI özellikli gözlüklerde uygulamak, ürün tasarımcılarını bu makalede daha önce bahsedilen kutsal kase dengesine yaklaştırabilir.

İşte iki örnek. İlk olarak, 1 milimetre inceliğinde olan piezoMEMS hoparlör, geleneksel bobin hoparlörlerden yaklaşık %70 daha incedir ve bu da gözlük kollarının daha ince ve daha şık olmasını sağlar.

İkinci olarak, gözlüklerin ideal ağırlığının ne olduğu öne sürülmüştür. 30 gram tüm gün kullanım konforu elde etmek için. AI gözlüklerinde, geleneksel bobin hoparlörler genellikle her biri ~2 gram ağırlığındadır. Her gözlük kolunda bir tane (toplam 4 gram) ile hoparlörler sistemin toplam ağırlığının ~%15'ine katkıda bulunur. Her biri ~150 miligram ağırlığındaki PiezoMEMS hoparlörler, hoparlörlerin katkıda bulunduğu ağırlığın >%90'ını kaldırabilir ve AR gözlüklerini 30 gram hedefine yaklaştırabilir.

Ses Netliği. PiezoMEMS hoparlörler küçük boyutu ve ağırlığının yanı sıra ses deneyimini de geliştirir. Sadece açık havada yeterli ses seviyesi üretmekle kalmaz, aynı zamanda gelişmiş konuşma anlaşılırlığı ve netliğiyle tipik olarak ilişkilendirilen yüksek frekansları yeniden üretmede de mükemmeldir. Bunun nedeni, piezoMEMS'in neredeyse hiç faz kayması olmadan geleneksel hoparlör tasarımlarından daha hızlı bir mekanik tepki sağlamasıdır, bu da sesin net, ayrıntılı ve doğru olduğu anlamına gelir.

Geliştirilmiş DSP özellikleri. Son olarak, gizlilik modları ve yönlendirilmiş ses gibi DSP yoğun özellikler piezoMEMS hoparlörlerle daha iyi performans gösterecektir. Yarı iletken işleminin tekdüzeliği ve tutarlılığı sayesinde, bu hoparlörler neredeyse ideal parçadan parçaya ses yüksekliğine ve faz eşleştirmesine sahiptir ve DSP algoritmasının çalışması için daha öngörülebilir bir pencere sunar. Hoparlörden daha az değişkenlik ile DSP algoritmaları daha az işlem yüküyle performansı artırabilir.

Edge AI Cihazlarının Potansiyelinin Kilidini Açmak

Sonuç olarak, üretken AI'nın gücünü tüketici uç cihazlarına getirmek için önemli bir inovasyon gerekecektir. Üreticiler yalnızca fiziğin üstesinden gelmekle kalmamalı, aynı zamanda form faktöründen ödün vermeden mümkün olan en iyi kullanıcı deneyimini de sağlamalıdır.

PiezoMEMS teknolojisindeki yeni yenilikler, termal kısıtlamaları ortadan kaldırmak, konuşma yapay zekası için gelişmiş konuşma anlaşılırlığı sağlamak, uç noktadaki yapay zeka akıllı telefonlarda ve AR gözlüklerinde stil (incelik) ve konforu (ağırlık) artırmak için olanaklar sunuyor.

genAI ekosistemi geniş ve birbirine bağlıdır. PiezoMEMS önemli bir kolaylaştırıcı olabilir.