COMPUTEX 2024期間，已明顯可見到人工智慧（AI）正逐步落實(shí)於各行各業(yè)，從製造業(yè)到醫(yī)療保健、交通管理到消費(fèi)電子的應(yīng)用範(fàn)圍廣泛，對(duì)於許多產(chǎn)業(yè)來說都是一場(chǎng)革命，其中導(dǎo)入AOI與機(jī)器視覺等邊緣AI相關(guān)技術(shù)應(yīng)用更為關(guān)鍵。
自從1980年代的機(jī)器學(xué)習(xí)（Machine Learning）時(shí)期，開始讓電腦具備自主學(xué)習(xí)、改善能力，並延伸至特定領(lǐng)域，便率先導(dǎo)入語音辨識(shí)、翻譯，或是醫(yī)療影像病變、產(chǎn)品瑕疵檢測(cè)等。到了2016年AlphaGo橫空出世，擊敗圍棋界棋王，更被視為近期AI發(fā)展最大突破。
待2022年生成式AI問世，持續(xù)推動(dòng)跨界投入商業(yè)化等更有生產(chǎn)力效益的場(chǎng)域。根據(jù)研調(diào)機(jī)構(gòu)Statista Research預(yù)估，受惠於AI技術(shù)的持續(xù)突破，全球電腦視覺市場(chǎng)在理解圖片與臉部驗(yàn)證領(lǐng)域應(yīng)用將於2024年再創(chuàng)新高，並以每年約11%的速度成長(zhǎng)。
| 圖一 : 當(dāng)人工智慧（AI）正逐步落實(shí)於各行各業(yè)形成一場(chǎng)革命，其中導(dǎo)入AOI與機(jī)器視覺等邊緣AI相關(guān)技術(shù)應(yīng)用更為關(guān)鍵。（攝影：陳念舜） |
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目前針對(duì)機(jī)器視覺由取像、分析，到結(jié)果的輸出，大致可分為「影像擷取」、「影像處理」、「影像分析」3步驟。應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化與機(jī)器人，例如視覺瑕疵檢測(cè)、3D視覺定位、分類計(jì)數(shù)，甚至影像監(jiān)控/辨識(shí)等應(yīng)用，成為AI視覺系統(tǒng)的技術(shù)核心。
研華布局AI規(guī)模化 促四角平穩(wěn)落地
其中依研華產(chǎn)業(yè)雲(yún)暨影像科技副總經(jīng)理鮑志偉指出，邊緣（Edge AI）將是下一波AI的發(fā)展趨勢(shì)，如同過往的產(chǎn)業(yè)電腦（Industrial PC；IPC）發(fā)展，須先達(dá)到規(guī)模化經(jīng)濟(jì)，才能加速產(chǎn)業(yè)AI化落地，建構(gòu)起立足的優(yōu)勢(shì)。目前已在先進(jìn)大國(guó)部署，預(yù)估將會(huì)在2025~2026年間大量複製及爆發(fā)式成長(zhǎng)；生成式AI產(chǎn)品則還需要約3~4年驗(yàn)證時(shí)間，2029年始顯著成長(zhǎng)。
至於躍升規(guī)模化落地的首要方程式，則包含：場(chǎng)域、平臺(tái)、協(xié)作與AI加速等4大關(guān)鍵要素，產(chǎn)業(yè)生態(tài)系的構(gòu)建與協(xié)作，更是至關(guān)重要！鮑志偉進(jìn)一步分析，邊緣AI首先須經(jīng)由各國(guó)政府補(bǔ)助開發(fā)，逐步導(dǎo)入智慧城市場(chǎng)域，以利規(guī)模化發(fā)展；其次是在影像、醫(yī)療等領(lǐng)域，通過認(rèn)證並獲採(cǎi)用，利用各種AMR自主移動(dòng)機(jī)器人來填補(bǔ)產(chǎn)業(yè)人力不足的問題；最後則是整體應(yīng)用更臻成熟之後，預(yù)料將出現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新期。
| 圖二 : 研華公司推出最新AI邊緣運(yùn)算系統(tǒng)與伺服器系列產(chǎn)品，整合AI軟體和預(yù)先訓(xùn)練的模型，將能大幅縮短開發(fā)與部署時(shí)間。（souce：研華） |
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目前在產(chǎn)業(yè)所使用的AI-based檢測(cè)設(shè)備，已能透過深度學(xué)習(xí)（Deep learning）模型提升比傳統(tǒng)型檢測(cè)設(shè)備還高的良率，將在下半年逐漸成長(zhǎng)；導(dǎo)入AI技術(shù)的AMR/AGV配送機(jī)器人，更廣泛應(yīng)用在物流場(chǎng)域，未來在成功案例不斷獲得複製之下，預(yù)估明、後年將進(jìn)入邊緣AI的高速成長(zhǎng)期，研華已在IPC客戶端看見各種應(yīng)用百花齊放。
但此類產(chǎn)品欲走向AI化，在硬體規(guī)格化、AI模型的部署與管理，以及能夠驅(qū)動(dòng)邊緣AI運(yùn)作的高強(qiáng)度運(yùn)算力方面，仍存在須克服的難題。其中，相較於目前消費(fèi)市場(chǎng)上AI PC裝置約達(dá)到40TP以上算力，IPC AI化則至少須1200TP，還應(yīng)考慮使用算力的規(guī)模、情境和方向不同，可能比起前者多出上萬倍；並持續(xù)創(chuàng)造出過去IPC未曾接觸到的不同場(chǎng)景、領(lǐng)域，如工業(yè)用有持續(xù)自動(dòng)化、省人力需求。
且基於Edge AI伺服器須因應(yīng)防水、防塵不同環(huán)境等級(jí)挑戰(zhàn)，不像在Data Center的環(huán)境較單純，必須克服如下挑戰(zhàn)：硬體規(guī)格選擇、AI模型大量部署管理的需求，有必要更新時(shí)系統(tǒng)不能停機(jī)。邊緣生成式AI比起雲(yún)端須提供更即時(shí)的反應(yīng)、更低的資安風(fēng)險(xiǎn)及網(wǎng)路傳輸成本，更適用於需要即時(shí)反應(yīng)的智慧城市與安全控制應(yīng)用，並已成功導(dǎo)入運(yùn)用在研華自家產(chǎn)線。
目前已經(jīng)初步釋出邊緣AI產(chǎn)品，並應(yīng)用NVIDIA方案的全系列產(chǎn)業(yè)AI平臺(tái)，分別從邊緣到雲(yún)端展示最新且完整的AI邊緣運(yùn)算系統(tǒng)與伺服器，整合AI軟體和預(yù)先訓(xùn)練的模型，將能大幅縮短開發(fā)與部署時(shí)間。
偕同偲倢打造了AI光學(xué)字元辨識(shí)（OCR）與AI光學(xué)瑕疵檢測(cè)（AOI）等硬軟體與服務(wù)的整合方案，適用安裝於空間限制的設(shè)備中；或於高速流水產(chǎn)線上，執(zhí)行高速包裝噴印檢查或是出貨檢查。
此AI OCR解決方案使用研華ICAM-520智能相機(jī)，並內(nèi)建NVIDIA Jetson運(yùn)算模組，整合光源、鏡頭與多種語言模型，並以其輕巧體積且便利安裝之特性，適用安裝於空間限制的設(shè)備中，或於高速流水產(chǎn)線上，執(zhí)行高速包裝噴印檢查或是出貨檢查。
可應(yīng)用在高速自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，透過AI抓出難以定義之瑕疵或非預(yù)期的瑕疵，此將大幅降低人力成本並同時(shí)提高生產(chǎn)良率與檢測(cè)速度，包括臺(tái)灣半導(dǎo)體代工廠正誠(chéng)電子，已導(dǎo)入AI AOI方案檢測(cè)，打造半導(dǎo)體封裝檢測(cè)生產(chǎn)線。
除了參與智慧城市專案，也與韓系客戶深化智慧交通合作，更持續(xù)強(qiáng)化人臉辨識(shí)技術(shù)能量。至於未來生成式AI導(dǎo)入邊緣端，將可望延展邊緣AI的功能性，如原本經(jīng)過CNN形成的辨識(shí)和判斷模式，如今則可由生成式AI在邊緣統(tǒng)籌、分析及判斷整個(gè)場(chǎng)域並產(chǎn)出報(bào)告；農(nóng)業(yè)機(jī)器人則是負(fù)責(zé)辨識(shí)農(nóng)作物的成熟度與採(cǎi)集工業(yè)，進(jìn)一步能推算成熟時(shí)間與評(píng)估種植策略。
宸曜緊隨NVIDIA腳步 垂直整合硬軟體資源
宸曜科技資深售前工程師李冠毅也預(yù)測(cè)全球邊緣AI市場(chǎng)潛力的驅(qū)動(dòng)因子包含：IoT裝置增加，因產(chǎn)品製造品質(zhì)提高，供應(yīng)鏈管理增強(qiáng)需求；5G技術(shù)整合，提供更高的資料傳輸效率並減少延遲，加強(qiáng)邊緣AI能力；AI與機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步，經(jīng)由演算法提升了邊緣AI系統(tǒng)的效率與能力；政府與產(chǎn)業(yè)支援，來自智慧城市專案與AI驅(qū)動(dòng)的計(jì)劃，促進(jìn)了Edge AI成長(zhǎng)。
然而，如果要在嚴(yán)苛環(huán)境條件下部署新興領(lǐng)域應(yīng)用考驗(yàn)，邊緣運(yùn)算中的電腦設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性會(huì)是關(guān)鍵。該公司於2010年成立之初，便專注打造搭載X-86晶片的寬溫?zé)o風(fēng)扇系列強(qiáng)固電腦，以滿足各種嚴(yán)苛環(huán)境條件下使用。
適逢2013年業(yè)界開始發(fā)現(xiàn)機(jī)器在圖像識(shí)別上更為精準(zhǔn)、快速，從而導(dǎo)入工業(yè)智動(dòng)化、智慧交通，也發(fā)表自家車載無風(fēng)扇寬溫電腦；加上2015年Aphgo問世後，開始思考該如何藉強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)、環(huán)境，反饋?zhàn)择{車定位。
並順應(yīng)在2015~2016年間自駕技術(shù)興起，需要克服車上電壓、溫度、震動(dòng)等問題，宸曜最終在2016年打造出首臺(tái)整合自駕技術(shù)的GPU/GUDA運(yùn)算的Nuvo系列工業(yè)電腦，在百度阿波羅自駕車技術(shù)平臺(tái)上擔(dān)任AI大腦；且具備專利散熱技術(shù)，可支援250W GPU Card運(yùn)行。
至今，宸曜的Edge AI產(chǎn)品線越發(fā)完整，到了2020年正式加入NVIDIA合作夥伴網(wǎng)路，而能提早參與前期討論和測(cè)試驗(yàn)證階段、更快推出邊緣運(yùn)算平臺(tái)產(chǎn)品，並利用生成式AI來刺激應(yīng)用創(chuàng)新，帶動(dòng)軟硬體新商機(jī)。
同時(shí)推出世界首款兼具工業(yè)電腦和車載應(yīng)用設(shè)計(jì)、支援雙GPU的AI電腦，甚至因應(yīng)目前各國(guó)皆看好Edge AI在製造業(yè)的發(fā)展，占比約3~4成，尤其是在製程中對(duì)品質(zhì)要求越來越高，而須加強(qiáng)供應(yīng)鏈管理，如AOI+AMR需求的功能。
| 圖三 : 目前任何LLMs的創(chuàng)新突破，都有賴於巨量資料累積與龐雜強(qiáng)大的神經(jīng)網(wǎng)路，加以訓(xùn)練，也讓AIoT貼近感測(cè)器，更快速做出最好決策、同時(shí)確保資安。（攝影：陳念舜） |
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適逢2023年Chat GPT問世，包含智慧城市、物流與運(yùn)輸、工業(yè)製造、農(nóng)業(yè)、零售、食品加工業(yè)等，也盼藉此提高生產(chǎn)力，對(duì)Edge Computing裝置、Data Center AI Platform硬軟體需求大增，從雲(yún)端到邊緣重新思考AI所面臨的挑戰(zhàn)，須支援多種擴(kuò)充以滿足嚴(yán)苛環(huán)境，效能又不打折，
宸耀也成為受NVIDIA肯定的Edge Computing供應(yīng)商，鎖定垂直市場(chǎng)、強(qiáng)固型產(chǎn)品設(shè)計(jì)，容易部署等優(yōu)點(diǎn)，提供最優(yōu)效能功耗比。透過無風(fēng)扇/平頭哥等強(qiáng)固散熱良好的設(shè)計(jì)、有效散熱的PCBA，具備-25~70℃寬溫適應(yīng)能力，確保GPU/CPU運(yùn)行100%效能時(shí)不會(huì)降頻；衝擊和震動(dòng)專利設(shè)計(jì)，可調(diào)節(jié)GPU固定支架和阻尼減震支架；滿足工業(yè)及車載環(huán)境的8V to 48V寬電壓輸入設(shè)計(jì)，可承受車載環(huán)境電壓波動(dòng)；支援多種GPU（RTX、Quadro、Tesla、Jetson）及彈性擴(kuò)充介面，符合IP66防水及防塵、防鹽規(guī)範(fàn)，滿足客戶端預(yù)算的需求。
李冠毅認(rèn)為，其實(shí)任何LLMs的創(chuàng)新突破，都有賴於巨量資料累積與龐雜強(qiáng)大的神經(jīng)網(wǎng)路，加以訓(xùn)練，布署到從雲(yún)端到地端服務(wù)應(yīng)用。另有業(yè)者會(huì)希望，將之布署到更接近邊緣場(chǎng)域，藉以攤提節(jié)省硬體成本、更快Fine tune訓(xùn)練模型，也讓AIoT貼近感測(cè)器，更快速做出最好決策、同時(shí)確保資安。
生成式AI當(dāng)?shù)?非監(jiān)督式學(xué)習(xí)成主流
肯定資訊工程部經(jīng)理曹志宇進(jìn)一步表示，該公司身為專業(yè)機(jī)器視覺設(shè)備Zebra代理商，產(chǎn)品包括相機(jī)鏡頭、光源、系統(tǒng)等，與宸曜合作多年來，協(xié)助解決客戶在電腦處理、高速存取資訊等相關(guān)課題。隨著Zebra在2~3年前併購(gòu)AI軟硬體公司Matrox及其圖像資料庫之後，納入旗下Zebra Aurora軟體產(chǎn)品，打造Code-based開發(fā)環(huán)境，並經(jīng)由Aurora image library SDK提供完整的影像開發(fā)環(huán)境，依序進(jìn)入影像前處理等工作流程，包括可行性評(píng)估、原型設(shè)計(jì)，配合使用者開發(fā)API部署到電腦，具備互動(dòng)式、直觀便利的使用環(huán)境，加速評(píng)估使用流程；進(jìn)而監(jiān)控各API執(zhí)行時(shí)間、次數(shù)等效能，建立4大Deep learning功能模組。
| 圖四 : 肯定資訊工程部經(jīng)理曹志宇（攝影：陳念舜） |
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其中前3項(xiàng)屬於進(jìn)行監(jiān)督訓(xùn)練者，包含：Image classification用來識(shí)別影像並分類，使用預(yù)期類別的樣本影像；Image segmentation用來搜尋特徵（缺陷），並針對(duì)影像鄰域像素分類、標(biāo)記影像中的特徵，使用其分段預(yù)期特徵樣本；Object detection用於尋找和計(jì)數(shù)物體，同樣針對(duì)影像鄰域定位預(yù)訓(xùn)練物件或特徵類別、提供偵測(cè)分?jǐn)?shù)，並將影像中的物件或特徵包圍在產(chǎn)出的邊界框中，使用其封閉的預(yù)期物件樣本來進(jìn)行。
Anomaly detection則屬於非監(jiān)督式學(xué)習(xí)，用來檢測(cè)與正常影像間差異，可捕獲如影像或其鄰域分類為缺陷等異常，並指示影像中的異常情況，僅使用無異常圖像訓(xùn)練，所以毋須標(biāo)註或註釋，減少用來標(biāo)註的大量人力；僅標(biāo)示發(fā)現(xiàn)的異常狀況和粗略位置；可設(shè)定分?jǐn)?shù)閾值來控制偵測(cè)靈敏度，利用（integrated）GPU來進(jìn)行卸載或加速。
進(jìn)而投入發(fā)展Zebra AI OCR技術(shù)，不必指定或?qū)W習(xí)字體即可讀取，分別支援拉丁字元、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，可處理印刷、雕刻或浮雕的點(diǎn)狀或?qū)嵭奈谋荆惶峁┳执Ｐ秃拖拗埔蕴岣叻€(wěn)健性和相關(guān)性。因此，不必?fù)?dān)心數(shù)以百計(jì)的化妝品的透明玻璃瓶，和不同反光及曲度、包裝標(biāo)籤字元太小。
形塑機(jī)器視覺生態(tài)系 為應(yīng)用服務(wù)加值
隨著近年來AI技術(shù)擴(kuò)大規(guī)模落地，已逐步滲入AOI、機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域。因?yàn)槭芑蒽禢IVIDIA執(zhí)行長(zhǎng)黃仁勳點(diǎn)將而聲名大噪的所羅門公司，則從早期代理FA工廠自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等產(chǎn)品，再投入開發(fā)3D視覺影像辨識(shí)平臺(tái)已默默耕耘許久。
面對(duì)傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)具有許多環(huán)境上的限制，像是環(huán)境光線光影一變化可能會(huì)影響，或者物件複雜度高，辨識(shí)率就會(huì)下降等，都是工廠實(shí)際上會(huì)面臨的考驗(yàn)，已在近年來導(dǎo)入AI技術(shù)後取得飛速進(jìn)步，如過去AOI光學(xué)檢測(cè)設(shè)備往往造成過殺（overkill）的問題，在導(dǎo)入AI之後，總算可以解決，但新的課題也隨之而生。
所羅門公司董事長(zhǎng)陳政隆便舉例，過去他常遇到客戶想要導(dǎo)入AI視覺或3D視覺進(jìn)行AI檢監(jiān)測(cè)應(yīng)用時(shí)都會(huì)問一個(gè)問題，就是：「到底要收集多少圖片才能產(chǎn)生出AI模型？」一旦我們回覆至少需要1,000張圖片以上，收集成千上萬筆資料，並需要大量人力去貼標(biāo)籤、訓(xùn)練，客戶聽完之後就不太想做。
因此，所羅門團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)便思考如何去創(chuàng)造一個(gè)軟體平臺(tái)，讓客戶以最少量的樣本去做客製化的AI模型，以提高客戶導(dǎo)入的意願(yuàn)，解決客戶不便之處。陳政隆說：「要做到這樣的程度，我們必須串聯(lián)與整合大量的硬體！」
如今所羅門建立的平臺(tái)不只已經(jīng)串聯(lián)20~30個(gè)不同品牌機(jī)器人，還包括3~4種不同的2D、3D影像格式、各家品牌IP CAM等。並將現(xiàn)有的開源神經(jīng)網(wǎng)路模型進(jìn)行優(yōu)化，整合各種軟硬體，降低客戶訓(xùn)練AI模型訓(xùn)練成本過高的問題。
甚至因?yàn)榘雽?dǎo)體客戶良率高達(dá)99%，還會(huì)建議利用「瑕疵」來訓(xùn)練AI，即透過生成式AI去生成看樣本起來像真的瑕疵的資料讓AI學(xué)習(xí)。讓客戶甚至不需要寫程式，只要以no code/low code方式就能創(chuàng)建自己所需要的應(yīng)用模式來滿足客戶需求，也能讓所羅門的軟體能快速切入不同行業(yè)別市場(chǎng)。
