Công nghệ chưa biết đằng sau thế hệ thiết bị AI Edge mới

Bạn có thể chưa từng nghe đến piezoMEMS — nhưng những ứng dụng mới lạ của công nghệ nhỏ bé, mang tính đột phá này đang định hình lại tương lai của AI ở khía cạnh tiên tiến.

Song song với sự tăng trưởng vượt xa mong đợi của các nhà nghiên cứu ước tính rằng sử dụng trí tuệ nhân tạo tạo sinh (genAI) để tạo ra hình ảnh sử dụng nhiều năng lượng như sạc điện thoại thông minh. Bây giờ, hãy tưởng tượng việc tạo ra hình ảnh AI bằng điện thoại thông minh của bạn.

Khi AI chuyển sang các thiết bị biên như điện thoại thông minh và kính AR, các ứng dụng hấp dẫn và phổ biến nhất có thể sẽ xoay quanh các trải nghiệm theo thời gian thực, được cá nhân hóa và nhận thức theo ngữ cảnh. Các thiết bị này luôn ở bên chúng ta, vì vậy AI có thể tận dụng các cảm biến của chúng - máy ảnh, micrô, GPS, máy đo gia tốc - để cung cấp các giải pháp và trải nghiệm liền mạch, độ trễ thấp.

Hãy nghĩ về AI như một người bạn đồng hành có mặt ở khắp mọi nơi cung cấp hỗ trợ theo ngữ cảnh theo thời gian thực. Trên điện thoại thông minh, điều này có thể có nghĩa là dịch ngôn ngữ tức thời trong các cuộc trò chuyện hoặc khi đi du lịch, chẳng hạn như hướng máy ảnh của bạn vào một biển báo và nhận được lớp phủ bằng tiếng mẹ đẻ của bạn. Đối với kính AR, nó thậm chí còn bám dính hơn - hãy tưởng tượng bạn đang đi bộ qua một thành phố và có các sự kiện lịch sử, đánh giá nhà hàng hoặc tín hiệu dẫn đường được chiếu vào chế độ xem của bạn, tất cả đều được điều chỉnh theo sở thích của bạn và không cần phải rút thiết bị ra. Vì AI biên xử lý dữ liệu cục bộ nên đây là chiến thắng cho sự tin cậy và quyền riêng tư dữ liệu.

Trong khi lời hứa cho AI cạnh là điều hiển nhiên và hấp dẫn, nhưng thách thức về phần cứng vẫn còn.

• Thử thách 1 – Nhiệt: Cũng giống như các trung tâm dữ liệu AI, các thiết bị AI biên bị giới hạn về nhiệt, không phải giới hạn về MIPS/tính toán. Điện thoại thông minh đã đạt đến giới hạn nhiệt của chúng; các tính năng AI biên chỉ làm trầm trọng thêm vấn đề. Tương tự đối với kính AR, vì nhiều tính năng tính toán, quang học và màn hình siêu nhỏ được tích hợp.
• Thử thách 2 – Kích thước/Trọng lượng/Hình thức:Đây là một thách thức to lớn đối với kính AR khi các nhà sản xuất đang tìm kiếm giải pháp cân bằng giữa sự thoải mái khi đeo cả ngày (trọng lượng) với các thiết bị điện tử và thời lượng pin cần thiết (hiệu suất) trong một kiểu dáng thời trang và hợp thời trang.
• Thử thách 3 – Chất lượng âm thanh AI đàm thoại: Giọng nói sẽ là giao diện chủ đạo, đặc biệt là với kính AR, cho phép vận hành nhanh chóng, rảnh tay. Tuy nhiên, loa cuộn dây thông thường dày và cồng kềnh (xem Thử thách 2) và không phát huy hết tiềm năng của chúng trong không gian chật hẹp, hạn chế. Hơn nữa, độ đồng nhất giữa các bộ phận tương đối kém của chúng ảnh hưởng tiêu cực đến các tính năng DSP có giá trị gia tăng như chế độ riêng tư và chế độ tập trung vào cuộc trò chuyện.

Tuy nhiên, cuộc chạy đua điên cuồng để triển khai genAI trên các thiết bị biên – điện thoại thông minh, kính AR và các thiết bị di động khác – vẫn đang diễn ra. Các nhà nghiên cứu tại Deloitte ước tính thị phần điện thoại thông minh hỗ trợ genAI có thể vượt quá 30 phần trăm lô hàng vào cuối năm nay. Chưa kể đến một loại kính thông minh mới được hỗ trợ bởi genAI.

Trong các thiết bị biên, một phần của giải pháp đến từ việc thiết kế lại các thiết bị điện tử bên trong chúng.

Các thành phần PiezoMEMS cho phép GenAI ở Edge

Công nghệ PiezoMEMS giải quyết những thách thức của genAI trong các thiết bị biên. Không chỉ vì những gì nó làm mà còn vì cách nó được tạo ra.

PiezoMEMS là ứng dụng công nghệ hệ thống vi cơ điện tử sử dụng vật liệu áp điện để chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động, về cơ bản là nguồn luồng khí được điều khiển bằng điện áp. Các thành phần PiezoMEMS được sản xuất theo quy trình bán dẫn đáng tin cậy, ổn định và đồng đều cao, cho phép sản xuất hàng loạt các vi điện tử hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí trong các gói chip mỏng 1 mm nhỏ.

Làm mát chủ động cho quản lý nhiệt AI Edge

Bộ truyền động silicon piezoMEMS siêu âm hiện nay có chức năng bơm các xung khí hoàn toàn im lặng, không rung động nhằm mục đích làm mát các hệ thống điện tử mỏng, hạn chế về không gian – về cơ bản là một chiếc quạt trên một con chip.

Những tác động của việc làm mát các thiết bị AI biên là rất sâu sắc. Quạt làm mát vi mô piezoMEMS đầu tiên nhỏ hơn và nhẹ hơn 96 phần trăm so với quạt truyền thống – và là thiết bị quản lý nhiệt chủ động duy nhất đủ nhỏ và mỏng để vừa bên trong điện thoại thông minh và kính AR, giúp giữ nhiệt độ bề mặt và linh kiện mát hơn 15-30% đồng thời cho phép máy tính chạy ở hiệu suất cao nhất trong thời gian dài.

Loa PiezoMEMS như Giao diện AI đàm thoại

Kích thước và trọng lượng: loa piezoMEMS có thể tạo ra âm lượng tương đương hoặc tốt hơn (mức áp suất âm thanh [SPL]) so với loa cuộn dây thông thường nhưng chỉ bằng một phần nhỏ về kích thước, độ dày và trọng lượng. Việc áp dụng loa mới này vào kính hỗ trợ AI có thể giúp các nhà thiết kế sản phẩm tiến gần hơn đến sự cân bằng thánh thiện được đề cập trước đó trong bài viết này.

Sau đây là hai ví dụ. Đầu tiên, với độ mỏng 1 mm, loa piezoMEMS mỏng hơn khoảng 70% so với loa cuộn dây thông thường, giúp gọng kính mỏng hơn và thời trang hơn.

Thứ hai, người ta cho rằng trọng lượng lý tưởng của kính là 30 gram để đạt được sự thoải mái khi đeo cả ngày. Trong kính AI, loa cuộn thông thường thường nặng khoảng 2 gram mỗi loa. Với một loa ở mỗi tay kính (tổng cộng 4 gram), loa chiếm khoảng 15% tổng trọng lượng của hệ thống. Loa PiezoMEMS, với trọng lượng khoảng 150 miligam mỗi loa, có thể loại bỏ >90% trọng lượng do loa tạo ra, đưa kính AR đến gần hơn với mục tiêu 30 gram.

Độ rõ nét của âm thanh. Ngoài kích thước và trọng lượng nhỏ, loa piezoMEMS còn nâng cao trải nghiệm âm thanh. Chúng không chỉ tạo ra đủ âm lượng trong không khí mở mà còn xuất sắc trong việc tái tạo tần số cao thường liên quan đến khả năng hiểu và độ rõ nét của giọng nói được cải thiện. Điều này là do piezoMEMS mang lại phản hồi cơ học nhanh hơn so với các thiết kế loa thông thường với hầu như không có sự dịch pha, nghĩa là âm thanh rõ ràng, chi tiết và chính xác.

Các tính năng DSP được cải thiện. Cuối cùng, các tính năng chuyên sâu về DSP như chế độ riêng tư và âm thanh định hướng sẽ hoạt động tốt hơn với loa piezoMEMS. Nhờ tính đồng nhất và nhất quán của quy trình bán dẫn, những chiếc loa này có độ to và pha gần như lý tưởng, mang lại một cửa sổ có thể dự đoán được hơn để thuật toán DSP hoạt động. Với ít biến thiên hơn từ loa, các thuật toán DSP có thể nâng cao hiệu suất với ít chi phí xử lý hơn.

Mở khóa tiềm năng của thiết bị AI Edge

Cuối cùng, cần có sự đổi mới đáng kể để đưa sức mạnh của AI tạo ra vào các thiết bị dành cho người tiêu dùng. Các nhà sản xuất không chỉ phải vượt qua vật lý mà còn phải đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt nhất có thể - tất cả mà không ảnh hưởng đến yếu tố hình thức.

Những cải tiến mới trong công nghệ piezoMEMS mở ra khả năng loại bỏ các hạn chế về nhiệt, cải thiện khả năng nghe rõ giọng nói cho AI đàm thoại đồng thời tăng cường kiểu dáng (mỏng) và sự thoải mái (trọng lượng) trong điện thoại thông minh AI và kính AR.

Hệ sinh thái genAI rất rộng lớn và có liên kết với nhau. PiezoMEMS có thể là một công cụ hỗ trợ quan trọng.