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HongKe

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【虹科方案】嵌入式 AI 崛起,CAN 匯流排如何重塑新角色?

當人工智能(AI)逐步滲透各行各業、無處不在之時,嵌入式智能設備如何在海量資料與實時需求中實現高效、可靠的協同?答案或許並不來自全新的顛覆性技術,而源於一項經典、成熟、且至今仍具強大生命力的基石——CAN 總線

虹科在此分享 CiA 的權威觀點,帶大家深入探討 CAN 憑藉其「高可靠性、實時性、分布式架構」等核心特性,如何在嵌入式 AI 崛起的浪潮下重塑自身定位。

你是否留意到,AI 正從「雲端」逐漸下沉,悄悄嵌入身邊的各類終端設備?這股趨勢正是所謂的「嵌入式 AI」,讓設備在本地就能擁有感知、推理、判斷與自主行動能力。

然而,新問題也隨之而來:這些分散在邊緣的「小型智能體」如何被穩定、安全、低延遲地串聯起來,形成可靠的協作系統?

答案,可能就藏在已被廣泛驗證並持續演進的通信技術——CAN 總線

虹科此次分享的 CiA(CAN in Automation)國際權威最新文章,將為你揭示「CAN + AI」所形成的技術組合如何為未來智能系統奠定更強大的基礎。這關乎一個更高效、更自主、更智慧的嵌入式世界,而這個未來,正在以驚人速度逼近。

當 AI 遇上 CAN:嵌入式智能系統的下一章

Google AI 將嵌入式人工智能定義為「人工智能與物理設備與系統的深度融合」。透過這種融合,設備不再必須依賴雲端連線,即可在本地完成資料處理、智能分析、判斷決策甚至動作執行。

要達成上述能力,需要在高效率的硬體上運行「精簡型(lean)」AI 模型,藉此提升運算效率、精度與即時反應能力。其典型應用領域包括自主機器人、智能感測器、醫療儀器、智慧製造等多種產業。

嵌入式 AI 被視為嵌入式控制網路演進的下一個階段。回到 AI 的早期,人工智能主要依賴高能耗的大型遠端電腦集群,並由嵌入式網路的感測器提供資料,經雲端運算後再傳回前端的執行器進行控制。

然而,隨著實時性的需求日益提高,依賴雲端的架構已難以滿足延遲敏感、必須快速響應的嵌入式控制場景。這促使業界開始部署 邊緣 AI 控制器(Edge AI Controller),藉由在更靠近現場的位置進行 AI 計算,降低延遲。

嵌入式控制網路的下一步,則是讓 AI 下放到「基於 AI 的感測器」與「基於 AI 的執行器」本身,使其依需求選擇是否與本地邊緣 AI 控制器通訊,讓整個系統更具彈性、更自主。

在新技術的發展脈絡中,集中式架構往往是起點;而成熟後,通常會走向去中心化架構。去中心化的好處十分明確:訓練後、經預處理的資料量更小,即使在低頻寬網路上也能實現真正的實時通訊。

這對所有自主類設備都至關重要,例如 AGV、AMR、無人機、自動駕駛農機、林業設備、建築機械、土方工程設備等。

回顧歷史應用可以發現,這些自主系統普遍採用基於 CAN 總線的分布式網路架構;在醫療設備、實驗室設備等領域同樣如此。此外,去中心化架構還帶來額外安全優勢:嵌入式 AI 網路不必依賴遠端介面,因此更能避免外部網路攻擊,大幅提升系統安全性。

兩大嵌入式 AI 先驅設備:導航融合與狀態監測

首批落地的嵌入式 AI 設備,預計將集中在兩個領域:

  1. 導航相關的多感測器融合設備—輸出經 AI 演算法處理的智能資料

  2. 設備狀態監測(Condition Monitoring)設備—利用嵌入式 AI 進行預測分析與健康診斷

在執行器方面,支援自動化配置(self-configuring)與自主優化(self-optimizing)的智能電力驅動裝置,將成為嵌入式 AI 的典型應用。另外,電機設備的預測性維護與 AI 狀態監測,亦是各產業的關注焦點。

雖然使用嵌入式實時 AI 主機控制器也是一種選擇,但若能將 AI 軟件直接整合到執行器中,將能有效降低系統設計門檻,為工程師省下大量開發與整合成本。

我們有理由相信,晶片製造商即將推出更適用於 AI 的硬體,具備更低功耗與更合理的成本,讓嵌入式 AI 更容易部署於電池供電裝置中。

在作者看來:基於 CAN 總線的網路架構,是串聯 AI 感測器、AI 執行器與主控器的最佳選擇。
因為 CAN 的高穩定性、高可靠性與優秀擴展性,正是嵌入式 AI 實時控制系統最不可或缺的核心特性。

CANopen 與嵌入式 AI 的結合:首個協議已誕生

首個專為嵌入式 AI 設備設計的 CANopen 協議,是應用於物品檢測設備的 CiA 462
它不依賴特定感測技術(如相機、雷達、超聲波等),而是明確定義可映射到 PDO(過程資料物件)報文的資料格式,使多感測器融合設備可輸出經 AI 處理後的智能資料。

此外,其他 CiA 協議也將隨著嵌入式 AI 的發展進行拓展,特別是在狀態監測與設備健康參數方面,將迎來更全面的升級。

虹科結語

嵌入式 AI 正加速走向邊緣,而穩定、可靠且高實時性的通信架構,則是其得以落地的關鍵基礎。正如本文所揭示,CAN 與 CANopen 正逐步成為嵌入式 AI 理想的「神經網路」,支撐著下一代高自主性智能設備。

面對這股浪潮,虹科致力於提供從經典到前沿(包括最新 👉 虹科 PCAN XL 套件)的完整 CAN 總線工具鏈與解決方案。我們期待與業界伙伴攜手,共同迎接「嵌入式 AI × 實時控制網路」融合的新時代。

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