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5G、AI 與行動革命

Micron Technology | 2018 年 6 月

我們認為現在的手機「很聰明」,但它們到底有多聰明呢? 只要你在手機上使用過音訊串流,或是利用語音辨識功能撰寫訊息,就知道它們有時候還真不聰明。

事實上,我們手機的某些功能做得很棒,例如搜尋功能、拍照、瀏覽社群網站、播放音樂等,然而還有其它許許多多的功能都還在改善中。

當我們去新的城市旅遊時,手機無法建議晚餐的素食餐廳,也無法自動幫忙預約;

無法自動幫我們在約會網站上找到許多潛在對象,更無法告知我們誰是適合的對象。

如果突然需要就醫,手機不能自己叫救護車,告訴醫療人員我們的狀況。

研究指出,手機智慧不足的主要原因是,它沒有人類大腦所擁有的一些關鍵特色 – 特別是記憶能力和處理速度。

人類大腦可以儲存約一萬億位元組的資訊,並且能夠在十三毫秒如此短的時間內處理所有的影像,這點就算是現在擁有最大容量記憶體的手機也望塵莫及。

若無法處理思考般的速度,或是如海洋般的廣大記憶來獲得新知,手機能做的事還是有限,並僅能執行我們的指令罷了。那這樣還能算是智慧型手機嗎?

5G 高速公路

然而,嶄新的時代正在到來,而且比我們大多數人意識到的還要快。

5G 蜂巢式技術已近在眼前,有望在資訊高速公路上開闢一系列新的車道,減少甚至消除交通堵塞,讓巨量資料比以往任何時候更快、更自由地流動。

在記憶體和儲存裝置創新的推動下,5G 與包括人工智慧(AI)在內的次世代技術相結合,有望將我們的手機轉變為預知型、直觀式、真正聰明的數位伴侶。

鑑於當今手機的使用量和範圍——手機已經成為世界上最大的運算平台,而且有人預測手機將很快成為我們唯一的電腦——5G/AI 革命將改變我們的通訊方式、工作方式、消費方式以及再創造和體驗方式。

與以往無線技術的進步不同,5G 的出現絕非階躍式變化:它是資料傳輸速度、回應速度和連線效能的巨大飛躍。每一個「G」,或每一代,都給我們的手機功能帶來重大變化,但 5G 將徹底改變我們的裝置和日常生活。

以下是我們如何一步步實現技術突破的概述:

  • 1981 年:1G。僅限語音通話的模擬蜂巢式技術無法在裝置上儲存或處理資料,其傳輸速度為每秒 2.4 千位元組(kbps)或更低。電話的覆蓋範圍非常有限,訊號極易受到干擾。
  • 1991 年:2G。該技術將語音通訊轉換為數位通訊,並可傳送簡訊,但電話仍缺少資料儲存或處理功能。資料傳輸速度提高到每秒 40 千位元組(kbps)——以今天的標準來看仍然非常慢。
  • 1998 年:3G。現在,我們的手機可以儲存 [32 百萬位元組(MB)到 16 十億位元組(GB)] 的資料和瀏覽網際網路。資料傳輸速度提高到每秒 21.6 MB(Mbps)。
  • 2008 年:4G。資料最佳化支援影音串流。記憶體增至 16GB-256GB 儲存容量,傳輸速度增至每秒 1 GB(Gbps)。

每項進步都有其自身的意義,但歸根結底,手機仍然是一種聽命於我們的裝置。

5g

然而,從 2019 年開始,5G 的出現將為行動裝置帶來新的能力,使得儲存容量的需求於 2019 年擴大到 512 GB(於 2021 年達到 1 TB),資料傳輸速度達到 20 Gbps,並實現允許手機同時連線多個裝置(包括感測器和其他「智慧型」裝置,如自動駕駛汽車)的頻寬。

這些進步將使手機擺脫目前被動服務者的角色,成為主動參與者,能夠即時處理來自各種來源的大量資料——回應時間或「延遲」將縮短——並以我們難以想像的方式影響我們的決策、體驗和生活。

它將利用包括人工智慧(AI)在內的多種技術實現這一目標。

自主思維

5G 無線技術提供的快速處理速度、低延遲、高頻寬和巨量資料儲存能力,最終將為我們的行動裝置帶來可與人腦媲美的智慧。

第一次,手機將成為我們的一個反應靈敏、積極主動的私人助理,它能夠根據我們的喜好、環境、情況以及獨特的個人屬性和侷限性來理解我們和我們的願望,並據此指導我們的選擇和體驗。這些能力是 AI 的核心。

想一想 AI 在起步階段已經可以做到的事情:識別社交媒體上的人臉(在某些情況下,識別我們手機上的人臉);轉錄語音和翻譯語言;比人類更好地從血液樣本中發現癌症;檢測製造設備即將發生的故障;駕駛無人機和汽車等等。

然而,其中許多應用程式都依賴於程式設計算法。5G 的擴展能力將允許透過視訊和音訊串流、靜態影像、文字和程式碼,從人類以及從不僅與我們通訊而且相互通訊的物體獲取大量非結構化資訊。

5G 無線技術提供的快速處理速度、低延遲、高頻寬和巨量資料儲存能力,最終將為我們的行動裝置帶來可與人腦媲美的智慧。

擴展的儲存容量、頻寬和 5G 技術將為我們的手機和邊緣技術帶來以前無法實現的新功能。它們將能夠透過智慧繃帶向醫生發送有關傷口癒合情況的資訊。它們將能夠串流電玩遊戲,讓我們與他人一起遠距暢玩遊戲。

採用 AI 技術後,我們的裝置將能夠即時處理這些任務所需的所有資料,它不僅能夠根據當前情況,還能夠根據過去的經驗教訓調整其反應。學習能力將使我們的裝置真正實現智慧化,比如建議我們在傷口上塗抹抗生素,或者更換繃帶。

在工廠,AI 的機器學習能力可使工廠作為網路物理系統自主運行,幾乎不需要人工干預。透過相互通訊,機器將能夠監控生產情況,在錯誤發生時或發生之前立即糾正錯誤,更換易損件,根據即時需求擴大或縮小生產規模等等。

AI 還將使自動駕駛汽車不僅能透過 5G 與我們通訊,還能與其他車輛以及街道和高速公路上的感測器通訊,以改變路線、減速或加速,並執行人類在駕駛過程中經常不經意進行的無數其他運算和操作。它還能讓運算裝置管理交通。

關鍵在於晶片

5G 的出現不僅將改變行動裝置的功能,還將改變它們對記憶體和處理能力的要求:特別是對於 AI 應用程式而言,它們將需要比現在更多的記憶體和更快的速度。因此,今天的 AI 應用程式依賴位於雲端的伺服器,而這些伺服器則依賴網際網路連線來傳送和接收資料。資料的來回傳輸需要時間,導致處理速度減慢並造成資料「瓶頸」。速度慢的手機很難說是智慧型手機。

但是,5G 的擴展能力將消除網路瓶頸,使我們的手機更容易與雲端進行無縫通訊,並即時檢索儲存在裝置上的資料(「邊緣」運算)——其速度與人類的思維速度相當,甚至更快。(順便提一下,邊緣運算更安全,並且更節能。) 然而,要做到這點,我們的手機需要比現在更快地讀寫資料。

並且,我們的手機需要更大的資訊「管道」(即 5G)以同時容納更多資料。為了讓所有資訊隨時可用,手機將需要大幅擴充儲存容量。記憶體和處理能力正是美光的優勢所在。

如今,許多手機都使用扁平的 2D 快閃記憶體儲存晶片,即 NAND。2D NAND 在 4G 時代為我們提供了良好的服務,但隨著我們使用手持裝置完成越來越多的任務,這種類型的記憶體將很快無法滿足我們的需求。  

針對這一問題,美光研發出快速高效的 3D NAND,它將資料儲存單元層層堆疊,佔用的空間與單個 NAND 晶片相同,但儲存容量卻增加了兩倍。

為了透過擴展的 5G 頻寬快速傳輸所有資料,我們的裝置將需要強大的處理能力。美光研發出功能強大的 LPDRAM 記憶體,透過運算系統以極快的速度傳輸大量資料,這對 AI 正常工作所需的低延遲至關重要。而這點可以透過使用低功率要求(DRAM 裡的 LP)達成,以幫助延長電池壽命。

美光正在研發的技術將整合 3D NAND 的優勢(高資料儲存容量)與 DRAM 的最佳特性(超快處理速度),以實現媲美人腦的智慧。就現在而言。

美光資深研究員 Mark Helm 解釋說:「資料是 AI 的關鍵推動力。」 「如果將執行歷史工作負載的運算系統的工作負載與 AI 工作負載進行比較,資料對於 AI 來說是一個更為重要的因素。

「資料的重要性為美光成為資料守護者提供了機會,無論是經由 DRAM 進行極低延遲的訪問,還是從 NAND 快閃記憶體系統進行極高容量的儲存。我們對資料的掌控能力為我們提供了在未來從 AI 獲取價值的絕佳機會。」

美光致力於探索健康、基礎設施、能源和其它領域的 AI 潛力。請瀏覽 micron.com 或是追蹤我們的 Twitter、Facebook 和 LinkedIn 獲取更多資訊。