تعتمد تطبيقات الذكاء الاصطناعي التقليدية عادةً على الخوادم السحابية لتدريب النماذج والاستدلال وتحليل البيانات، بينما تقوم الأجهزة الطرفية بجمع البيانات وتحميلها إلى السحابة. ومع ذلك، في بيئات التصنيع الصناعي، يمكن أن يكون هذا النهج مقيدًا بزمن الاستجابة للشبكة، وموثوقية الاتصال، وأمن البيانات، وتكاليف النطاق الترددي، والحاجة إلى التشغيل المستمر. ونتيجة لذلك، يتبنى المزيد من الشركات معماريات الذكاء الاصطناعي الطرفي، حيث تنشر الاستدلال الذكي ومعالجة البيانات واتخاذ القرارات المختارة على أجهزة الكمبيوتر الصناعية والبوابات الطرفية والأجهزة الذكية الموجودة بالقرب من مصدر البيانات.
على سبيل المثال، في خط إنتاج مؤتمت، تلتقط الكاميرات الصناعية صور المنتجات، ويستخدم كمبيوتر طرفي نماذج الذكاء الاصطناعي لتحديد العيوب في الوقت الفعلي قبل إرسال النتائج إلى نظام التحكم في الإنتاج. يتم إجراء الفحص محليًا، بينما تتعامل السحابة مع تحديثات النماذج وتجميع البيانات وتحليلات المصانع المتقاطعة والتحسين طويل الأجل.لا يحل الذكاء الاصطناعي الطرفي محل الحوسبة السحابية. بدلاً من ذلك، فإنه يتيح بنية تعاونية يتم فيها تدريب النماذج في السحابة، ويتم إجراء الاستدلال في الحافة، ويتم تنفيذ الإجراءات بواسطة الأجهزة الطرفية.هذا هو محرك مهم وراء انتقال أجهزة الكمبيوتر الصناعية من محطات التحكم التقليدية إلى منصات الحوسبة الذكية.
في السنوات الأخيرة، حولت الشركات الصناعية تركيزها من مشاريع إثبات مفهوم الذكاء الاصطناعي نحو النشر في سير عمل الإنتاج الفعلي. تبحث سلسلة أبحاث سيسكو حول حالة الذكاء الاصطناعي الصناعي في كيفية تبني المؤسسات الصناعية للذكاء الاصطناعي وتطوير تقنياتها التشغيلية وبنيتها التحتية للشبكات. تظهر رسالة متسقة من هذا البحث: نجاح الذكاء الاصطناعي الصناعي لا يعتمد فقط على النماذج وقوة الحوسبة، بل أيضًا على الاتصال في أرض المصنع، واكتساب البيانات، وتكامل النظام، وإدارة الأمان.بالنسبة لمصنعي أجهزة الكمبيوتر الصناعية، تنتقل المنافسة بالتالي إلى ما وراء توريد أجهزة الحوسبة نحو المنصات المتكاملة التي تجمع بين معالجة الذكاء الاصطناعي، والاتصال الشبكي، وإدارة الأمان، وتكامل النظام.1.3 مسرّعو استراتيجيات الذكاء الاصطناعي الطرفي من بائعي الحوسبة الصناعية
ستكمن قيمة جهاز الكمبيوتر الصناعي بشكل متزايد ليس فقط في توفير جهاز كمبيوتر، بل في تقديم منصة حوسبة طرفية قادرة على تشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي بشكل موثوق بمرور الوقت.2. خمس اتجاهات تكنولوجية تدفع نمو الحوسبة الطرفية للذكاء الاصطناعيالاتجاه 1: أصبح الاستدلال بالذكاء الاصطناعي الطرفي عبئًا أساسيًا للحوسبة الصناعية
الاتجاه 2: الذكاء الاصطناعي المادي يجمع بين الروبوتات الصناعية والحوسبة الطرفيةيركز الذكاء الاصطناعي المادي على تمكين أنظمة الذكاء الاصطناعي من فهم العالم الحقيقي وأداء المهام المادية من خلال الروبوتات ومعدات الأتمتة. تشمل التطبيقات الروبوتات البشرية، وأذرع الروبوتات الصناعية، والروبوتات المتنقلة المستقلة (AMRs)، والمركبات الموجهة آليًا (AGVs)، وروبوتات الفحص، وأنظمة التخزين المؤتمتة. تحتاج الروبوتات إلى الاتصال بالكاميرات وأجهزة الاستشعار والمشغلات ومحطات التحكم. مع تطور المهام من تنفيذ إجراءات فردية إلى الإدراك المستقل والتعاون المعقد، يجب على منصات الحوسبة معالجة المزيد من البيانات في الوقت الفعلي.
الاتجاه 3: تزيد أنظمة الرؤية الصناعية وأنظمة الكاميرات المتعددة من متطلبات اتصال البياناتفي خطوط الإنتاج في تصنيع أشباه الموصلات، ومكونات السيارات، والإلكترونيات، وتعبئة المواد الغذائية، تُستخدم الكاميرات الصناعية لفحص الجودة، والقياسات الأبعاد، وتحليل العيوب. مع زيادة عدد الكاميرات، ودقة الصور، وتعقيد خوارزميات الذكاء الاصطناعي، يزداد أيضًا حجم البيانات التي يتم إنشاؤها في أرض المصنع. يتضمن سير العمل النموذجي التقاط الكاميرات الصناعية للصور، ونقلها عبر شبكة إلى كمبيوتر طرفي، وتشغيل نماذج الرؤية على وحدة معالجة الرسومات أو وحدة المعالجة العصبية، وإعادة نتائج الفحص إلى نظام التحكم في الإنتاج، ومزامنة بيانات الفحص مع السحابة. يتطلب الفيديو متعدد التدفق، ومحطات الرؤية اللاسلكية، ومعدات الفحص المتنقلة اتصالًا موثوقًا به وإنتاجية بيانات كافية.
الاتجاه 4: تنتقل منصات الحوسبة الصناعية من الأجهزة المستقلة إلى أنظمة البرامج المفتوحةيتطلب النشر التجاري للذكاء الاصطناعي الصناعي أكثر من وحدات معالجة الرسومات. يعتمد أيضًا على توافق بنية المعالج، ونشر النماذج وتحديثاتها، وإدارة التطبيقات المعبأة، ومراقبة الأجهزة عن بعد، والأمن السيبراني، والصيانة طويلة الأجل. يستخدم بائعو منصات الحوسبة الصناعية مجموعات أدوات تطوير البرامج، ودعم Linux، وإدارة الحاويات، وتحديثات الهواء (OTA)، وإدارة دورة حياة الأجهزة لتبسيط عملية تطوير وتدقيق وتوسيع نطاق تطبيقات الذكاء الاصطناعي.
الاتجاه 5: أصبحت الشبكات اللاسلكية جزءًا مهمًا من البنية التحتية للذكاء الاصطناعي الصناعييضع نمو الذكاء الاصطناعي الصناعي متطلبات جديدة على الشبكات الصناعية. تحتاج الروبوتات المتنقلة إلى اتصال لاسلكي مستمر، وتحتاج الكاميرات الصناعية إلى نقل بيانات الصور، وتحتاج محطات الصيانة عن بعد إلى الوصول إلى معلومات المعدات، وتحتاج أجهزة الكمبيوتر الطرفية المتعددة إلى تبادل البيانات. تظل شبكات الصناعة السلكية التقليدية ضرورية، ولكن الاتصال اللاسلكي يمكن أن يوفر مرونة أكبر للمعدات المتنقلة، وخطوط الإنتاج المرنة، وعمليات النشر المؤقتة. يمكن لتقارير تتبع شبكات WLAN للمؤسسات من IDC المساعدة في توضيح اعتماد Wi-Fi 7 في البنية التحتية لشبكات المؤسسات.
3. لماذا تجذب Wi-Fi 7 الانتباه في سوق الحوسبة الطرفية الصناعية؟تقدم Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) تحسينات في عرض النطاق الترددي للقناة، والتعديل، وعملية الارتباط المتعدد (MLO)، واتصالات المستخدمين المتعددين.
3.1 عرض نطاق ترددي للقناة يبلغ 320 ميجاهرتز: دعم إنتاجية بيانات أعلىتدعم Wi-Fi 7 عرض نطاق ترددي للقناة يصل إلى 320 ميجاهرتز في نطاق 6 جيجاهرتز، مما يضاعف الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي للقناة البالغ 160 ميجاهرتز المتاح مع Wi-Fi 6/6E. هذا يخلق فوائد محتملة للفيديو عالي الدقة متعدد التدفق، ونقل بيانات الرؤية الآلية، ومحطات الفحص الصناعية اللاسلكية، ونقل الملفات الكبيرة. يعتمد الوصول إلى قنوات 320 ميجاهرتز على توفر طيف 6 جيجاهرتز ذي الصلة في كل سوق مستهدف. تتأثر الإنتاجية الفعلية أيضًا بالمسافة وجودة الإشارة والتداخل وتصميم الهوائي وتكوين الشبكة.
تقدم Wi-Fi 7 تعديل 4096-QAM. في ظل ظروف إشارة مثالية، يمكنها نقل المزيد من البيانات لكل وحدة زمنية مقارنة بتعديل 1024-QAM المستخدم في Wi-Fi 6. ومع ذلك، يتطلب التعديل عالي الرتبة أيضًا جودة إشارة أفضل. يمكن للمعدات المعدنية، وهياكل المصانع، والتداخل الكهرومغناطيسي، وحركة الجهاز أن تؤثر جميعها على الأداء في العالم الحقيقي.
تسمح MLO للجهاز بالاتصال عبر روابط نطاقات تردد متعددة وجدولة هذه الروابط وفقًا لقدرات الجهاز وظروف الشبكة. تشمل الفوائد المحتملة تحسين الاتصال في بيئات لاسلكية معقدة، واستخدام أكثر كفاءة لموارد الارتباط، وتقليل الكمون في سيناريوهات معينة، وزيادة مرونة الاتصال.
3.4 Wi-Fi 7 و Bluetooth 6.0: دعم متطلبات الاتصال المتعددبالإضافة إلى الوصول إلى الشبكة المحلية، قد تحتاج أجهزة الحوسبة الطرفية الصناعية إلى الاتصال بالأجهزة الطرفية القريبة، مثل مستشعرات Bluetooth، وأدوات التشغيل الصناعية، وأجهزة واجهة الإنسان والآلة اللاسلكية، وعلامات تتبع الأصول، ومعدات القياس. تُستخدم Wi-Fi للاتصال بالشبكة المحلية عالية السرعة، بينما تدعم Bluetooth الاتصالات قصيرة المدى والتفاعل مع الأجهزة الطرفية. يمكن أن يؤدي الجمع بين البروتوكولين إلى تقليل تعقيد التصميم المرتبط بوحدات الاتصال المنفصلة. ومع ذلك، تعتمد النتائج الفعلية على التعايش اللاسلكي، وتصميم الهوائي، ودعم برامج التشغيل، ومتطلبات الجهاز النهائي.
مع تطور أجهزة الكمبيوتر الصناعية من محطات الحوسبة التقليدية إلى منصات الحوسبة الطرفية للذكاء الاصطناعي، يجب أن تتكيف الوحدات اللاسلكية مع معماريات الأجهزة الجديدة. تعتمد متطلبات الاتصال لجهاز الكمبيوتر الصناعي بشكل أساسي على بيئة التثبيت الخاصة به، وواجهات المنصة المضيفة، والمساحة المتاحة، ووظائف الاتصال المقصودة.
O2072PM هي وحدة Wi-Fi 7 و Bluetooth 6.0 مدمجة من QOGRISYS. تتميز بتصميم 22 × 30 مم وواجهة M.2 PCIe. وفقًا لمعلومات المنتج، تشمل ميزاتها الرئيسية منصة Qualcomm QCC2072، وتشغيل ثلاثي النطاق 2.4 جيجاهرتز / 5 جيجاهرتز / 6 جيجاهرتز، و 2T2R MIMO، ومعدل PHY نظري أقصى يبلغ 5.8 جيجابت في الثانية، وتحسينات Wi-Fi 7. تُستخدم واجهات M.2 على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر المدمجة واللوحات الأم الصناعية. يمكن للوحات الأم الصناعية ومنصات الحوسبة المدمجة وأجهزة الكمبيوتر الطرفية للذكاء الاصطناعي المجهزة بفتحة M.2 متوافقة وواجهة مضيفة دمج الاتصال اللاسلكي في مرحلة تصميم اللوحة الأم. تشمل التطبيقات المحتملة أجهزة الكمبيوتر الصناعية، وصناديق الذكاء الاصطناعي الطرفية، ومنصات حوسبة الروبوتات، وأنظمة الرؤية الآلية المختارة. بالنسبة لمسار البيانات الأساسي في تطبيقات الرؤية الآلية، يجب على المصممين تقييم ما إذا كانت Industrial Ethernet أو واجهة مخصصة لا تزال ضرورية بناءً على متطلبات النطاق الترددي والمسافة والحتمية. يجب أيضًا التحقق من واجهة مضيف Bluetooth، ودعم برامج التشغيل، وتوافق نظام التشغيل، وتفاصيل تكامل المنصة مقابل وثائق المنتج ذات الصلة.
تتميز O2072PB بتصميم مدمج بحجم 13 × 15 مم، مما يجعلها مناسبة لتصميمات اللوحات الأم المدمجة ذات المساحة المحدودة. وفقًا لمعلومات المنتج، تشمل ميزاتها الرئيسية منصة Qualcomm QCC2072، و Wi-Fi 7 و Bluetooth 6.0، وتشغيل 2.4 جيجاهرتز / 5 جيجاهرتز / 6 جيجاهرتز، و 2T2R MIMO، ومعدل PHY نظري أقصى يبلغ 5.8 جيجابت في الثانية.
يمكن أن يوفر حجم الوحدة الأصغر مرونة تصميم أكبر لمحطات رؤية الذكاء الاصطناعي، والبوابات الصناعية المدمجة، وأجهزة التحكم الذكية، وأنظمة الروبوتات المدمجة. لا تزال التصميمات النهائية يجب أن تأخذ في الاعتبار وضع الهوائي 2T2R، والعزل اللاسلكي، والإدارة الحرارية، والتداخل من المكونات القريبة، والهيكل الميكانيكي للحاوية النهائية.5. ستة مجالات تطبيق لـ Wi-Fi 7 في الحوسبة الطرفية للذكاء الاصطناعي5.1 الرؤية الآلية الصناعية القائمة على الذكاء الاصطناعي
تحتاج الروبوتات إلى البقاء متصلة بمنصات الحوسبة وأنظمة الإدارة والمعدات الأخرى. يمكن لـ Wi-Fi 7 توفير وصول لاسلكي عالي السرعة، وتشغيل، ونسخ احتياطي للبيانات لأنظمة الروبوتات المختارة، بينما يمكن لـ Bluetooth دعم الأجهزة الطرفية والتفاعلات قصيرة المدى.
تُستخدم أجهزة الكمبيوتر الطرفية الصناعية بالقرب من المعدات للتعامل مع اكتساب البيانات، والاستدلال بالذكاء الاصطناعي، ومراقبة الأجهزة، والاتصال السحابي. تشمل واجهاتها عادةً Ethernet و USB و PCIe و RS-485 و Wi-Fi و Bluetooth.
في مرافق الطاقة والمرافق البتروكيماوية وأنظمة النقل بالسكك الحديدية والمتنزهات الصناعية الكبيرة، تجمع روبوتات الفحص مقاطع فيديو عالية الدقة وصورًا حرارية وقراءات درجة حرارة وبيانات حالة المعدات. يمكن للذكاء الاصطناعي الطرفي إجراء تحليل الصور واكتشاف الشذوذ محليًا. يمكن لـ Wi-Fi 7 توفير وصول شبكة عالي السرعة لمعدات الفحص المتنقلة في المرافق ذات البنية التحتية اللاسلكية المناسبة.
تصبح صيانة المعدات الصناعية عن بعد ورقمية بشكل متزايد. يمكن لـ Wi-Fi 7 توفير اتصال شبكة لاسلكي عالي السرعة لأجهزة الكمبيوتر الصناعية، بينما يمكن لـ Bluetooth دعم التفاعل مع الأجهزة الطرفية القريبة. بالنسبة لمصنعي المعدات، يمكن لهذه القدرات أن تجعل النشر والصيانة أكثر مرونة.
يجمع التخزين الذكي بين التحديد القائم على الذكاء الاصطناعي، وتنسيق أسطول الروبوتات، والفرز الآلي، والإدارة الرقمية. تحتاج المعدات المتنقلة إلى التواصل مع أنظمة إدارة المستودعات، ومنصات الحوسبة الطرفية، وشبكات الوصول اللاسلكي. توفر النطاق الترددي العالي وقدرات الارتباط المتعدد لـ Wi-Fi 7 خيار اتصال آخر للبيئات ذات عمليات نشر الأجهزة اللاسلكية الكثيفة. لا تزال عمليات النشر الفعلية بحاجة إلى التحقق من التجوال والتغطية وانتقالات الشبكة واستقرار الكمون.
6.1 يستمر الاستثمار في البنية التحتية للذكاء الاصطناعي في التوسع
ستتضمن المرحلة التالية من الذكاء الاصطناعي الصناعي أكثر من مجرد نشر عدد محدود من أنظمة فحص رؤية الذكاء الاصطناعي. من المتوقع أن تمتد قدرات الذكاء الاصطناعي عبر المزيد من معدات الإنتاج ومناطق المصنع وأنظمة الإدارة. ستحتاج منصات الحوسبة الطرفية إلى معالجة البيانات محليًا مع التنسيق مع المنصات السحابية والشبكات الصناعية والأجهزة المتنقلة.
مع انتشار أنظمة رؤية الذكاء الاصطناعي والروبوتات والأجهزة الصناعية المتنقلة، ستتطلب البيئات الصناعية مجموعة أوسع من خيارات الاتصال اللاسلكي. توفر Wi-Fi 7 قدرات جديدة للاتصالات عالية النطاق الترددي والمتعددة الارتباطات، ولكن قيمة النشر ستظل تعتمد على تغطية الشبكة ولوائح الطيف وقدرات نقاط الوصول وتوافق الأجهزة الطرفية والتحقق في الموقع.
