您是否正在尋找適合您應(yīng)用的工業(yè)電腦，但又不知道從哪里開始？以下是工業(yè)電腦和商用電腦之間的差異及其優(yōu)勢，可幫助您找到合適的產(chǎn)品。

工業(yè)電腦是人們和企業(yè)每天所依賴的許多機(jī)器的大腦，從倉庫機(jī)器人到國家安全系統(tǒng)。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器視覺、工業(yè)機(jī)器人、人工智能(AI)和深度學(xué)習(xí)等應(yīng)用都依賴于強(qiáng)大、可靠的工業(yè)電腦，以確保流程平穩(wěn)高效地運(yùn)行。

本文介紹了工業(yè)和商用電腦之間的差異、工業(yè)電腦的優(yōu)勢以及如何找到適合您應(yīng)用的工業(yè)電腦。本文還介紹了NVIDIA的Jetson平臺(tái)以及用于邊緣AI應(yīng)用的最新圖形處理單元(GPU)、視覺處理單元(VPU)和張量處理單元(TPU)。

工業(yè)電腦與商用電腦有何不同？

工業(yè)電腦專為特定任務(wù)和應(yīng)用而設(shè)計(jì)，范圍從機(jī)器視覺和視覺引導(dǎo)機(jī)器人到人工智能、安全和監(jiān)控應(yīng)用。這些電腦與商用電腦類似，因?yàn)樗鼈兘邮?、存?chǔ)和處理信息以執(zhí)行特定任務(wù)。它們還具有類似的基本組件，包括中央處理器(CPU)、內(nèi)存(RAM)、主板、擴(kuò)展槽，通常還有GPU。工業(yè)電腦在幾個(gè)方面與商用電腦不同，包括具有更強(qiáng)大的內(nèi)部和外部設(shè)計(jì)，包括計(jì)算機(jī)的I/O，這通常是專門的。

許多工業(yè)電腦都具有更高的性能規(guī)格，包括更快的處理器、更大的內(nèi)存和額外的存儲(chǔ)容量。它們還設(shè)計(jì)為使用壽命更長、長期可用，并且具有可擴(kuò)展性，能夠滿足不斷變化的需求，因?yàn)樗鼈兡軌蚋鶕?jù)不斷變化的應(yīng)用需求進(jìn)行定制或調(diào)整。

工業(yè)電腦有哪些優(yōu)勢？

工業(yè)電腦的設(shè)計(jì)使用壽命長，可執(zhí)行復(fù)雜且特定的任務(wù)，并能承受商用電腦無法承受的惡劣自然環(huán)境。除了擁有更強(qiáng)大的組件外，工業(yè)電腦的物理設(shè)計(jì)也與傳統(tǒng)電腦不同。工業(yè)計(jì)算機(jī)組件的焊點(diǎn)更大，基板更厚，振動(dòng)和沖擊等級是常規(guī)規(guī)格。許多工業(yè)計(jì)算機(jī)也是無風(fēng)扇的，這限制了進(jìn)入內(nèi)部組件的灰塵和顆粒數(shù)量，有助于延長設(shè)備壽命。無風(fēng)扇計(jì)算機(jī)利用連接到大型外部散熱片的內(nèi)部散熱器來散熱并防止過熱。

保形涂層還可保護(hù)電氣元件免受灰塵和顆粒的影響。外部機(jī)箱設(shè)計(jì)有助于工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)對溫度變化和運(yùn)動(dòng)。它還可以減少灰塵，在某些情況下還可以減少水的滲透。工業(yè)計(jì)算機(jī)有多種安裝選項(xiàng)，其中一些設(shè)計(jì)用于承受劇烈的振動(dòng)和沖擊。

一些工業(yè)計(jì)算機(jī)類似于傳統(tǒng)的臺(tái)式機(jī)或機(jī)架系統(tǒng)，但其組件、I/O模塊和計(jì)算能力與辦公桌面完全不同。平板電腦將工業(yè)級計(jì)算機(jī)直接集成到顯示器中，在制造廠、數(shù)據(jù)控制點(diǎn)和操作地點(diǎn)也很常見。其中一些設(shè)備非常堅(jiān)固耐用，可以根據(jù)應(yīng)用需要使用刺激性化學(xué)品和消防水帶強(qiáng)度液體噴射器進(jìn)行清潔。

小型工業(yè)計(jì)算機(jī)也可以部署在邊緣，使其更接近產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設(shè)備。這些電腦設(shè)計(jì)堅(jiān)固、能耗低、占用空間小，但仍可為各種應(yīng)用（包括深度學(xué)習(xí)和其他AI應(yīng)用）提供強(qiáng)大的計(jì)算性能。

什么是GPU、VPU和TPU？

GPU、VPU和TPU是工業(yè)計(jì)算中常見的許多縮寫詞之一，尤其是在AI應(yīng)用方面。GPU是該領(lǐng)域最廣為人知和部署最多的技術(shù)，最初設(shè)計(jì)用于為視頻游戲渲染3D圖形。近年來，GPU技術(shù)取得了長足進(jìn)步?，F(xiàn)代GPU比以往更快、更強(qiáng)大。

斯坦福大學(xué)以人為本的人工智能研究所發(fā)布的2023年人工智能報(bào)告顯示，GPU的功能比2003年強(qiáng)大約7,000倍，而性能價(jià)格比提高了5,600倍。

GPU專為并行處理而設(shè)計(jì)，因其能夠加速計(jì)算密集型應(yīng)用（包括人工智能和工業(yè)機(jī)器人）的計(jì)算過程而廣受歡迎。NVIDIA表示，GPU由數(shù)千個(gè)核心組成，這些核心本質(zhì)上是并行工作的微型計(jì)算器，用于處理構(gòu)成人工智能模型的數(shù)學(xué)運(yùn)算，從高層次上講，這就是人工智能計(jì)算的工作原理。

每一代GPU都變得更快，內(nèi)存也更大。例如，單個(gè)NVIDIAGPU現(xiàn)在可以存儲(chǔ)整個(gè)AI模型。

VPU（例如IntelMovidius或Hailo-15）是針對AI應(yīng)用的片上系統(tǒng)(SoC)處理器。VPU比GPU更小、更節(jié)能、更便宜，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和集成商提供了另一種機(jī)器視覺和邊緣AI計(jì)算能力的選擇。例如，Intel的MovidiusMyriadXVPU直接與CMOS圖像傳感器連接，對圖像進(jìn)行預(yù)處理，通過預(yù)先訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)圖像，并輸出結(jié)果，同時(shí)功耗不到1W。

TPU是Google定制開發(fā)的專用集成電路(ASIC)，旨在加速機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用。Google設(shè)計(jì)TPU是為了高速處理矩陣和矢量運(yùn)算，從而加速AI框架上的應(yīng)用，包括TensorFlow、PyTorch和JAX。

如何選擇合適的工業(yè)電腦？

尋找工業(yè)電腦始于應(yīng)用分析。主要考慮因素包括計(jì)算能力、尺寸和應(yīng)用環(huán)境。例如，如果涉及AI，PC可能需要GPU或VPU，而電信應(yīng)用可能需要數(shù)據(jù)采集和通信組件，例如遠(yuǎn)程I/O模塊。

在分析應(yīng)用需求之后，客戶還必須考慮以下因素：

空間：

您為給定應(yīng)用程序提供了多少空間？雖然空間可以作為系統(tǒng)性能的函數(shù)，但情況并非總是如此。尋找一臺(tái)在尺寸和性能之間取得平衡的工業(yè)電腦。

環(huán)境：

工業(yè)環(huán)境可能非常惡劣，設(shè)備會(huì)受到?jīng)_擊、高振動(dòng)、灰塵、水或極端溫度的影響。您的工業(yè)電腦必須經(jīng)過評級，以適應(yīng)其部署環(huán)境。

成分：

考慮因素應(yīng)包括專業(yè)軟件要求、處理能力、總內(nèi)存、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、I/O選項(xiàng)、溫度范圍、電源可用性和物理尺寸需求。

定時(shí)：

您需要多快獲得工業(yè)電腦？某些組件可能供應(yīng)有限，但通過與專家合作，您應(yīng)該能夠找到滿足或超出要求的替代方案。

什么是NVIDIA的Jetson？我的應(yīng)用程序需要它嗎？

許多高性能GPU足夠大，可以容納散熱器和風(fēng)扇，以防止因功耗上升而導(dǎo)致過熱。例如，對于其RTX4090，NVIDIA列出的卡尺寸為304x137毫米（約12x5.4英寸）和三個(gè)插槽寬。較新的格式，如NVIDIA的Jetson平臺(tái)，可以以更小的外形尺寸完成一系列任務(wù)，功耗顯著降低。Jetson設(shè)備是一種緊湊、高性能的系統(tǒng)級模塊(SOM)，集成了GPU、CPU、內(nèi)存、電源管理和高速接口。

Jetson設(shè)備為傳統(tǒng)計(jì)算平臺(tái)提供了高速、低功耗的替代方案。提供多種型號(hào)。下表顯示了所需的功率和AI性能，以TOPS（每秒萬億次[一萬億次]操作）、TFLOPS（每秒萬億次[一萬億次]浮點(diǎn)操作）或GFLOPS（每秒千兆次[十億次]浮點(diǎn)操作）為單位。

Jetson設(shè)備提供了完成AI推理等特定任務(wù)的強(qiáng)大手段，但需要特定的程序參數(shù)，而更大的GPU為每個(gè)單元建立了廣泛的應(yīng)用程序，使其更加多樣化和通用。

工業(yè)電腦的發(fā)展如何推動(dòng)自動(dòng)化能力的發(fā)展？

過去幾年凸顯了工業(yè)自動(dòng)化的重要性。疫情爆發(fā)時(shí)，機(jī)器人訂單數(shù)量猛增，創(chuàng)下新高。然而，可以（也應(yīng)該）說，無論如何，自動(dòng)化都具備增長的條件。無論是處理成熟的自動(dòng)化應(yīng)用（如汽車或制藥制造），還是處理增長領(lǐng)域（如物流或食品加工），工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)對公司的盈利比以往任何時(shí)候都更為重要。

隨著應(yīng)用需求不斷發(fā)展和增長，企業(yè)必須找到跟上步伐的方法。這意味著工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)需要更快地發(fā)展，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量和效率，同時(shí)保持準(zhǔn)確性和有效性。這需要的不僅僅是更快的相機(jī)。加速自動(dòng)化系統(tǒng)需要額外的進(jìn)步，例如更靈活的機(jī)器人、新穎的照明設(shè)計(jì)、創(chuàng)新的運(yùn)動(dòng)控制、先進(jìn)的人工智能分析和更強(qiáng)大的工業(yè)電腦，這些都是大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心。