Новости космоса и технологий. » Технологии » Изучение потенциала вычислительных систем ближнего и ближнего действия

Изучение потенциала вычислительных систем ближнего и ближнего действия

Опубликовал: Admin, 22-12-2020, 10:26, Технологии, 32, 0

Изучение потенциала вычислительных систем ближнего и ближнего действия

По мере того, как количество устройств, подключенных к Интернету, продолжает расти, увеличивается объем избыточной передачи данных между различными сенсорными терминалами и вычислительными блоками. Вычислительные подходы, которые действуют поблизости от сенсорных сетей или внутри них, могут помочь более эффективно обрабатывать этот растущий объем данных, снижая энергопотребление и потенциально уменьшая передачу избыточных данных между блоками считывания и обработки.

Исследователи из Гонконгского политехнического университета недавно провели исследование, в котором излагаются концепции вычислений с близким и внутренним сенсором. Это два вычислительных подхода, которые позволяют частичную передачу вычислительных задач на сенсорные терминалы, что может уменьшить потребляемая мощность и повысить производительность алгоритмов.

«Количество сенсорных узлов в Интернете вещей продолжает быстро расти», - сказал TechXplore Ян Чай, один из исследователей, проводивших исследование. «К 2032 году количество Датчиков Достигнет 45 триллионов, а сгенерированная информация от сенсорных узлов будет эквивалентна 10 20 Бит /секунду. Таким образом, становится необходимым сдвинуть часть вычислений задач от центров облачных вычислений до периферийных устройств для снижения энергопотребления и временных задержек, экономии полосы пропускания и повышения безопасности и конфиденциальности данных ».

Визуальные датчики могут собирать большие объемы данных, поэтому для них обычно требуются значительные вычислительные мощности. В одно из их предыдущих исследований , Чай и его коллеги попытались выполнить обработку информации на уровне сенсорных терминалов и использовали оптоэлектронную резистивную коммутационную матрицу памяти, чтобы продемонстрировать, что предварительная обработка изображений, собранных датчиками, может улучшить производительность вычислительных методов распознавания изображений.

«После этого исследования, Я предложил , Что парадигмы вычислений в сенсоре, требующие новых аппаратных платформ, могут обеспечить новые функциональные возможности, Высокую производительность И энергоэффективность при той же или меньшей мощности», - сказал Чай. «В связи с быстрым развитием этой новой области возникла необходимость обобщить существующие достижения и представить перспективы будущего развития. В нашем недавнем перспективном документе в Nature Electronics Предлагает своевременный обзор проблем и возможностей в этой области. "

Поскольку датчики и вычислительные блоки имеют разные функции, ониобычно изготавливаются из разных материалов и имеют различную конструкцию устройств, конструкции и системы обработки. В традиционных архитектурах сенсорных вычислений датчики и вычислительные блоки физически разделены, и между ними имеется большое расстояние. В вычислительных архитектурах, расположенных рядом и внутри сенсора, расстояние между сенсорными и вычислительными модулями значительно сокращается или устраняется.

В вычислительных системах, близких к датчику, блоки обработки или ускорители размещаются рядом с датчиками. Это означает, что блоки обработки или ускорители выполняют определенные операции на конечных точках датчиков, что может повысить общую производительность системы и минимизировать передачу избыточных данных.

С другой стороны, в вычислительных архитектурах внутри датчиков отдельные датчики или несколько подключенных датчиков напрямую обрабатывают информацию, которую они собирают. Это устраняет необходимость в процессоре или ускорителе, объединяя функции считывания и вычисления вместе.

«Большой проблемой для вычислений, близких к сенсору, является интеграция сенсорных и вычислительных устройств», - пояснил Чай. «Например, вычислительный блок уже использует узлы с очень передовой технологией, в то время как большинство сенсорных устройств могут хорошо выполнять свои функции на основе технологии большого размера шага. Хотя монолитная трехмерная интеграция обеспечивает высокую плотность и малое расстояние, сложная обработка и отвод тепла по-прежнему представляют собой большие проблемы ».

В то время как вычислительные архитектуры на основе сенсоров до сих пор оказались многообещающими подходами к объединению вычислительных и сенсорных возможностей, они обычно применимы только в определенных сценариях. Кроме того, они могут быть реализованы только с использованием инновационных материалов и конструкций устройств, которые все еще находятся на ранней стадии разработки.

«Вычисления, расположенные рядом с сенсором или внутри него, - это междисциплинарная область исследований, охватывающая материалы, устройства, схемы, архитектуры, алгоритмы и технологии интеграции», - сказал Чай. «Эти архитектуры сложны, потому что они должны обрабатывать большое количество и различные типы сигналов в разных сценариях. Успешное развертывание вычислений, близких к сенсору, требует совместной разработки и совместной оптимизации сенсоров, устройств и технологий интеграции. и алгоритмы ".

В их недавней статье, опубликованной в Природа Электроника , Чай и его коллеги дают четкие определения для вычислений, близких к сенсору, и внутри сенсора. Эти определения классифицируют сенсорные вычисления на низкоуровневую обработку (т. Е. Предварительное и выборочное извлечение полезных данных из большого объема необработанных данных путем подавления нежелательного шума или искажения или путем улучшения функции для дальнейшей обработки) и высокоуровневую обработку ( т. е. абстрактное представление, включающее когнитивные процессы , которые позволяют идентифицировать входные сигналы «что» или «где»).

Помимо обеспечения надежного определения вычислений вблизи и внутри сенсора, исследователи предлагают возможные решения для реализации интегрированных устройств считывания и обработки. В будущем их работа может вдохновить на дальнейшие исследования, направленные на реализацию этих архитектур или их аппаратных компонентов с использованием передовых производственных технологий.

До сих пор работа Чай и его коллег в основном была сосредоточена на датчиках зрения. Тем не мение,Подходы к вычислениям, расположенным рядом с сенсором и внутри сенсора, также могут включать другие типы сенсоров, такие как те, которые обнаруживают акустические, давление, пятна, химические или даже биологические сигналы.

«Теперь мы заинтересованы в распространении обсуждаемых нами стратегий на различные сценарии приложений», - сказал Чай. «Кроме того, большинство существующих отчетов ограничены относительно небольшим масштабом и все еще далеки от реальных приложений. В будущем мы изучим возможности масштабирования проекта за счет увеличения количества устройств и подключения к периферийным схемам для создания системы. "


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии