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边缘 AI

了解边缘 AI 如何在设备上实现实时、安全和高效的 AI 处理,从而改变医疗保健和自动驾驶汽车等行业。

边缘人工智能指将人工智能(AI)算法和模型直接部署在本地硬件设备(如智能手机、物联网传感器、无人机和联网车辆)上,而非依赖集中式云计算中心。这种去中心化方法使数据能在生成源头进行处理,大幅减少信息往返远程服务器时的延迟。 通过本地执行机器学习(ML)任务,设备能够即时决策、在无网络连接时仍可靠运行,并通过将敏感信息保留在设备本身来增强数据隐私性

边缘 AI 的工作原理

边缘人工智能的核心在于在嵌入式系统上运行推理引擎。由于边缘设备相较于云服务器通常具有有限的电池续航和计算能力,人工智能模型必须具备高度效率。开发者常采用模型量化或 模型剪枝等技术,在不显著牺牲准确性的前提下压缩大型神经网络

专用硬件加速器常被用于高效处理这些工作负载。典型案例包括: 机器人NVIDIA 以及面向低功耗推理Google EdgeTPU。软件框架同样发挥着关键作用,诸如 TensorRTTFLite 专门针对这些资源受限环境优化模型,确保快速的实时推理

边缘AI vs. 边缘计算

虽然这两个术语常被互换使用,但区分它们是有益的:

  • 边缘计算指更广泛的物理基础设施和网络拓扑结构,其中数据处理发生在数据源附近。它代表了方程中的"位置"要素。
  • 边缘人工智能:特指在该基础设施上运行的智能应用程序。 它代表"做什么"。例如,监控摄像头作为边缘计算设备运行,但当其运用计算机视觉(CV)技术识别特定人员时,便实现了边缘人工智能的应用。

实际应用

边缘人工智能正通过在关键场景中实现自主决策能力,推动各行业转型:

  • 自动驾驶汽车:每日产生数千兆字节的数据。由于信号延迟,它们无法依赖云端识别行人或障碍物。取而代之的是,它们采用车载边缘人工智能进行即时物体检测,以确保乘客安全。
  • 智能制造: 在工业物联网(IIoT)中,工厂车间的传感器通过边缘人工智能实现预测性维护。系统通过本地分析振动和温度数据,能够实时detect 并预测设备故障,从而避免高昂的停机成本。
  • 医疗健康:配备视觉人工智能的便携式医疗设备可在诊疗现场直接分析医学影像或患者生命体征,为网络信号薄弱的偏远地区提供即时诊断支持。

将模型部署到边缘

将模型部署到边缘通常涉及在高性能计算环境中训练模型,然后将其导出为与边缘设备兼容的格式,例如 ONNXOpenVINO。 Ultralytics 简化了该工作流,支持用户为各类边缘目标 同时训练并自动导出模型。

以下示例演示了如何将轻量级YOLO26模型(专为效率而设计)导出为适合移动端和边缘部署的格式。

from ultralytics import YOLO

# Load the YOLO26 Nano model, which is optimized for speed on edge devices
model = YOLO("yolo26n.pt")

# Export the model to TFLite format for deployment on Android or Raspberry Pi
# This creates a 'yolo26n.tflite' file ready for edge inference
model.export(format="tflite")

先进的边缘部署通常采用 容器化技术(如Docker)来封装应用程序, 确保其在不同设备架构上运行一致, 从树莓派设备到工业网关皆可兼容。

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