【Arm 專欄】人工智慧對人類的未來是好或壞? 讓 Arm 機器學習專家為你說分明

我們已經被人工智慧包圍,目前我們仍處於這場科技和生活革命的早期階段,然而這些 AI 應用會產生更多對於人工智慧運算週期和能源的需求,所以這一切是值得的嗎?
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人工智慧將會拯救或是毀滅人類的未來? Arm 機器學習部門專家認為能源密集型人工智慧將成為推動全球永續發展的重要工具。

我們被人工智慧 (AI) 包圍,當你使用網路、拍照、看電視或使用字詞預測時,你正在與人工智慧互動,目前我們仍處於這場科技和生活革命的早期階段。但人工智慧可能需要大量的電力,研究人員發現訓練現代人工智慧演算法時所需耗費的電力相當驚人。人們使用人工智慧的方式很多,例如用來尋找貓,即使把此類應用移除,限制在對人類有明顯助益的應用上,例如醫療診斷等,然而這些 AI 應用仍然會產生更多對於人工智慧運算週期和能源的需求,所以我們又回到原點:這一切是值得的嗎?

簡而言之,我們的結論是這一切是值得的,倘若人工智慧能夠有遠見的被加以使用,人工智慧將成為我們推動全球永續發展最重要的新工具之一,原因如下:

1. 人工智慧正變得更有效率

雖然早期的人工智慧主要是在功能方面的競賽,以及相關的指數能耗需求,但最近的焦點已經轉向更高效的人工智慧演算法、優化工具和為高效人工智慧調整的專用處理器,這些都帶來了巨大的能源效率提升。

若只考慮晶片,2020 年 Arm 發佈了 Cortex-M55 CPU 和 Ethos-U55 microNPU,用於增強物聯網裝置中的機器學習 (ML) 處理。單 Cortex-M55 就提供了 7 倍的 ML 性能提升,每瓦性能提升 6 倍,若將這兩種處理器結合在一起,性能可提高 50 倍,效率提高 25 倍。除了 Arm 之外,GPU 在資料中心為有效率地處理人工智慧發揮關鍵作用,許多新創公司也都在為人工智慧開發處理器,我們稱此為為「性能- 完美迴圈」。通常,當一種創新出現時,公司就會持續追求更好的性能,一旦功能達到「夠好」的水準,對效率的追求就展開了,人工智慧目前正圍繞此迴圈努力。

2. 人工智慧任務將從雲轉移到本機裝置

在需要人工智慧的地方運行,例如在我們周圍的裝置上運行,可以減少頻寬、成本和能耗。考量一台聲控咖啡機,如果製造商選擇在雲運算處理消費者的語音指令,那麼為每台裝置每年提供支援的成本可能為 15 美元,由於裝置平均壽命為 5 到 10 年,一台聲控、雲驅動的咖啡機將虧損,但在本機上執行人工智慧則幾乎沒有任何開銷,人工智慧推理將轉移到本機裝置,而複雜的、一次性的「訓練」目前仍將留在雲端,但隨著時間的推移,我們將會看到它也朝向邊緣和裝置移動。

3. 人工智慧有讓幾乎所有會消耗功耗的裝置變得更高效的潛力

根據全球最大的泵 (pump) 製造商 Grundfos 指出,泵消耗了全球約 10% 的電力,其中 90% 是低效率的。透過人工智慧控制,即使僅能提升一半的潛在效率,也可以減少全球 1 - 2% 的電力消耗。本地化的 AI 控制在這個領域已經變得很普遍,且將隨著時間更普及。

甚至像建築管理系統此類已經從數位控制中受益的設計,也能透過人工智慧和 ML 得到改善,因為它們能夠根據交通模式提供更好的預測和反應,一些數據指出,透過良好的處理,數位技術可以減少 15% 的排放,將能源花在高效且本機化的人工智慧上,對於實現巨大的電力節約極具潛力。

4. 人工智慧將使世界更加多樣化

人工智慧將迅速擴展,Google 使用人工智慧透過天氣資料等資料將資料中心的冷卻降低了30%,接著,它試驗負載轉移,也就是把非緊急的任務,轉移到人工智慧演算法預測風能和太陽能能供應更大 (也就是更便宜) 的時段。現在,Google 正在研究從一個資料中心移至另一個資料中心的滾動式應用,以儘可能地利用可再生能源,累積的效應能更顯著地提高資料中心的效率、永續性和更具經濟性。

5. 有些設計已經到位: 例如更智慧的 AI 冰箱

假設現在是天氣炎熱的深夜,而你有點餓,大多數人可能會走向冰箱拿出一瓶清涼飲料與食物。大約有 3,500 萬個美國家庭擁有兩台冰箱,其中 600 萬家庭擁有三台或三台以上的冰箱,而冰箱,作為一種需要永遠插電的設備,通常是家庭用電的第二大來源,消耗了家庭總能源消耗的 7- 13%,地區效率法規使得冰箱效率改善,加上人們對能源消耗的影響以及其在應對氣候危機中所應該扮演的角色的認知逐步提高,因此人工智慧在冰箱效率上有更進一步能提升的潛力。

以 Arm 的合作夥伴、土耳其一家大型家電製造商 Arcelik 為例,Arcelik 是全球最大的家電製造商之一,它擁有包括 Grundig 和 Beko 在內的 11 個品牌,Areclik 了解消費者希望購買可靠品牌的產品,為了儘量減少對環境的影響,Areclik 一直將永續發展作為研發過程的核心,從而開發出像 BioFridge 這樣的產品,它是由高性能、基於植物的生物塑膠製成,碳足跡比普通塑膠低了 80%。

除了材質之外,冰箱的工作原理是使內部循環的製冷劑蒸發,從而冷卻周圍區域。為了啟動該過程,製冷劑由壓縮機加壓並冷卻成液態。然後透過膨脹裝置降低製冷劑的壓力,將其從液體變成氣體。然後將其重新壓縮,並重新開始該過程。由於冰箱大部分能源的消耗來自壓縮機在迴圈冷卻液時的開啟和關閉,所以降低耗電一個方法是優化循環系統,或是提高導熱係數,例如升級壓縮機或引入其他形式的隔熱材料,如真空隔熱板,然而,以真空隔熱板為例,雖能帶來 10% 的節能但將使零售價增加 30% 以上,顯然,這並非能持續的解決方法,因此 Areclik 決定借助 Arm 創新的技術來解決方案,從不同的角度來解決這個問題。

一般情況下,壓縮機運行得越快,能帶走的熱量就越多,電力成本就越高,Arcelik 的人工智慧冰箱利用 Arm Cortex-M 類處理器來平衡壓縮機速度和功耗,在硬體限制和標準和產品壽命規定的最短工作/停止時間內工作,Arm Cortex-M 不僅小巧但功能強大,還能存取 Cortex-M 的軟體庫、工具和優化流程,在不增加材料成本下提升效能。Arcelik 開發了一種輕量的強化學習 (Reinforcement Learning; RL) 演算法,能分析當地的家庭行為,而非大量的訓練資料,以盡可能地減少人們開關冰箱門時產生的溫度波動,當波動越小,壓縮機消耗的功率就會越小,由於一般冰箱的溫度波動幅度為攝氏 +/-0.5 度,若能將此波動幅度壓低至攝氏 +/-0.2 度以下,將能使食物保鮮延長 10%,目前每年全球約有價值 1.2 億美元食物被浪費的情況 (約佔全球食物產量的三分之一),也可能因而獲得改善。根據聯合國糧食及農業組織(FAO)的數據,如果將食物垃圾算作一個國家,它將成為僅次於美國和中國的第三大溫室氣體排放國,如果世界公民能夠停止浪費食物,將減少全球總排放量的 8%。

目前 Arcelik 的 AI 冰箱仍在開發中,至今為止,節能可達 10%,明年可能有試用原型。節能冰箱對減少家庭能耗帶來的效益相當驚人,理論上來說,僅在歐洲這些節電量就可以關閉 9 座發電廠,並有助於實現 2050 年全球碳排放量降至零的目標。

我們繼續思考,假設全球安裝了約 10 億支智慧電錶,想像一下,使用電錶可以讓電器與公用事業公司協商節省峰值用電的折扣。峰值發電廠的成本高達數億美元,然而一年只有幾天的使用時間,而且比其他發電廠的排放更高,安裝電表將有機會省下巨額的電量。

要能實現分散式的智慧仍需努力,演算法和處理效率、安全性、資料管理和資料治理都是需要關注之處,我們還將看到作為服務模式的創新,設備製造商將優化和預測性維護服務添加到設備和家電銷售中。儘管如此,努力還是值得的,人工智慧獨特的力量將使我們能夠應對世界上最大的挑戰,而同樣重要的是,未來十年我們累積的經驗和技術將使我們能夠有效率地對應這一切。

2021 Arm 終端 AI 運算生態高峰會

身為主流微控制處理器架構開發者,Arm 在人工智慧解決人類永續性問題的道路上,一直是關鍵的推動者,除了家電業者以 AI 提升冰箱效率,你也能藉由 Arm AI 解決方案在裝置上進行更高效的部署。9 月 14 日於線上舉辦的 2021 Arm 終端 AI 運算生態高峰會,將邀請 AI 技術專家,以及生態系夥伴 TensorFlow、Skymizer、賽微科技 (Cyberon) 與 Edge Impulse 分享開源 ML 框架、AI 解決方案、語言機器學習、AI 系統軟體與指令客製工具,歡迎有興趣的觀眾報名,讓 Arm 與你一起用機器學習提升裝置效能而努力。

報名 2021 Arm 終端 AI 運算生態高峰會 

責任編輯:Mia
核稿編輯:Anny

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快商務時代來臨!解密電商如何拼快送布局

快商務的核心價值是滿足消費者的需求,但物流配送的核心是「穩」,對消費者而言,貨物運送的品質及運送時間準確性是基礎要求,再來才是追求快速等附加價值,雙管齊下才能獲得消費者的信賴。
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快商務時代到來,速度與方便性成為品牌決勝點。Photo Credit:爆米花數位
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去年年中一場疫情,民眾足不出戶,讓大家都感受到物流快與穩的重要性。隨著快商務(quick commerce)的發展,電商業者不再只競爭誰家商品多、誰家優惠多,全方位的服務才是電商之戰的新主場,尤其是物流服務,更成為通往消費者心中的關鍵道路。

根據 KPMG 報告,隨著都市化程度越來越高,小家庭與獨戶家庭也不斷增加,消費者的購物行為也發生變化,在現在的消費市場中,少量商品的需求越來越多,速度與方便性比以往任何時候都更加重要,也是品牌的決勝點之一。

快商務元年?國內外電商龍頭早已開始布局

快商務顧名思義就是要求快速交付貨物,跨國外送公司 Delivery Hero 也指出,快商務是電商的新時代,要縮短這傳統的最後一哩路,更要靠科技服務。除了空間及交通系統的優化,當然還有包含 AI 預測及庫存管理系統,透過數據和技術來減少成本。根據摩根大通的研究指出,Amazon 可能成為美國最大的物流公司,Amazon 自 2019 年開始就發展「一日到貨計劃」,為 Prime 會員推出 24 小時到貨服務,靠著自動化技術不斷優化物流流程,在幅員遼闊的美國做到一日到貨服務。

美國電商龍頭Amazon靠著自動化技術優化物流流程,在美國也做到快商務。圖片來源:shutterstock

而提到快商務在台灣的發展,便會想到 PChome 24h購物,2007 年 PChome 24h購物首創 24 小時到貨專區,在台灣電商與物流界掀起革命,為了掌握更全面的服務,也建立自有車隊,把關送貨速度及品質,目前 PChome 已在北部六縣市推動 6 小時到貨試營運,預計於 2022 下半年開始啟用 A7 中華郵政智慧物流園區營運,可望進一步提升為 4 小時到貨,值得期待。近來因外送平台的興起,從美食外送到生活用品外送,將送貨時間縮短到 24 小時內,開始以個位數小時計,2021 年 7 月登台的韓國電商 Coupang 更是打出未來 10 分鐘到貨,刺激台灣電商業的物流布局。 

韓國亞馬遜之稱的coupang進軍台灣,打出10分鐘到貨口號。圖片來源:Coupang 酷澎-官方FB

快商務發展三布局

1. 採取包圍戰加強衛星倉

過去電商為了管控出貨品質,常以大型集中式倉儲為戰略,隨著快商務興起,加上都市化程度越來越高,設點在市區、離消費者更近的衛星小倉儲也成了不可或缺的倉儲策略。

大型集中式倉儲及小衛星倉兩者雙管齊下,更能同時提升速度與品質。亞洲物流科技新創 Pickupp 於 2021 年 7 月進軍台灣,其在城市內與小型實體店面合作「共享衛星倉」,透過彈性的方式與店面共享空間,將一些實體店面的閒置倉庫和空間變成物流中心,以增加衛星倉的數量,提升物流效率之外也幫助實體商家帶來額外收入,對自身服務、消費者、商家等來說多方受惠。

2. 強化運能保留彈性

過去台灣的物流產業以大型貨車為主要運送工具,隨著外送平台的興起,人們漸漸注意到機車的運能在城市生活更加便利,機動性高,運送成本也較低。

PChome 24h購物自有車隊即有超過 200 台貨車與機車的配置,且送貨品質如包裝的完整度及乾淨度高,隨著快商務需求增加,近來更與 Pickupp 合作,加強機車運能,可紓解臨時訂單或是交通塞車的問題,在維持品質之餘,也努力讓物流運送更有效率。

電商平台與物流平台聯手,機動性更高的摩托車運能讓配送服務快上加快。圖片來源:Pickupp台灣-官方IG

3. 數位化加強配送效率

傳統物流是人力密集產業,電商業的優勢在於可收集數據,預測更多的消費者行為,數位化成為快商務的一大助力,不僅在倉儲空間可設有自動化技術,如自動搬運機器人 AGV、機器手臂等,在物流上,也能藉由數位化計算訂單的時間、材積、路線後給予最有效的分配。

從消費者在線上展開購物體驗開始,AI 技術即可預測消費者可能購買商品,並進行貨物倉儲布局,當消費者下單,更能根據訂單內容、材積、運送地點計算出最適合出貨的方式和路線。PChome 24h購物今年將啟用的 A7 自動倉儲中心,除了倉儲面積增加五成,更大量使用AI人工智慧與物流結合,運用自動化技術降低人力、加速揀貨速度,預計啟用之後包裹處理量將提升一倍以上,運能也將提升 2 倍。

數位化倉儲成為快商務一大助力。圖片來源:爆米花數位

快商務蓬勃發展,物流核心價值不能忘 

快商務的核心價值是滿足消費者的需求,但消費者的需求是否完全圍繞著快,也是視情況而定,除了快,在商務上也有許多本質是不能偏廢的,例如建立與消費者的信賴感。電商自有車隊的物流士穿著整齊乾淨制服在街頭穿梭,以及貨物乾淨完整送到消費者手上,甚至在春節假期也提供不打烊配送服務,即使消費者臨時有送禮或是生活用品需求,不用離開團圓現場就能依靠有品質的快商務完成,滿足現代消費者的需求及渴望,無形中也帶給消費者信賴感。

快商務服務不只包含「快」,貼近消費者需求的「穩」亦然重要,如專業有素的電商物流士、過節不打烊的貼心配送。圖片來源:爆米花數位

在目前追求快速的浪潮下,其實最不能忘記的是物流配送的核心──「穩」,對消費者而言,貨物運送的品質及運送時間準確性是基礎要求,再來才是追求快速等附加價值。維持原先的穩定外,再因應快商務的潮流,雙管齊下才能獲得消費者的信賴。 

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