圖1，把資料傳遞給雲端的我們，被稱為「邊緣」端（圖片來源：pixabay / StartupStockPhotos）

撰寫人：台灣半導體研究中心 / 葉智源副研究員

在以前，我們想像著有一台威力強大的電腦，它無所不知，無所不曉，我們只需要透過網路將問題傳遞給它，就能夠把答案透過網路回傳給我們。由於透過網路把資料傳遞給遠方的電腦，就好像把資料拋到天上去，我們把這台強大的電腦視為在天空的彼方，因此就給了他一個美麗的名字—「雲端」。而把資料傳遞給遠方的我們則被稱為「邊緣」端了。在這樣的運作下，邊緣端蒐集資料並提供給雲端，雲端進行運算分析後，再把結果傳回給邊緣端。就好像你拿起手機下達語音指令「早上七點叫我起床」，手機接受指令後將你的聲音特徵傳給雲端之後，確認你的需求是「鬧鐘設定」，設定時間是「早上七點」後，回傳指令給手機設定好明天早上七點的鬧鐘功能。

那麼有了這麼強大的雲端，為什麼近期科學家們卻又要討論起邊緣運算的重要性呢？原因在於人工智慧反應的速度。

人工智慧能夠普及到生活的周遭，最重要的就是即時性的反應，從<圖2>中我們可以清楚地分別出，邊緣應用的特性具有數量龐大、較低的運算能力以及即時性（反應時間短）的三大要點。我們可以簡單的理解，由於邊緣應用的範圍廣大，所以邊緣裝置的數量一定非常眾多，舉凡你身邊的任何物品，都有可能搖身一變成為聰明的邊緣裝置。而較低的運算能力則是受限於這些邊緣裝置有可能是利用電池提供電力，無法進行太複雜的運算，只能做專一但是有效率的運算，否則當裝置沒電了，縱然有優異的運算能力也無用武之地。最後，什麼是即時性的反應呢？舉個例子來說，一輛具有人工智慧的車子，高速行駛在高速公路上面，車內的人放心地把駕駛工作交給人工智慧，愉快地談論著到達目的地後的晚會活動。此時前方的車輛突然緊急剎車，此時人工智慧判斷必須「先進行降速的動作後，再進行變化車道」以因應目前發生的狀況，避免迎面撞上前面的車輛。上述情境雖然是一個簡單的過程，但其實包含了很多重要的細節。

首先，人工智慧得做出非常迅速的反應，否則很有可能來不及進行降速以及變化車道的動作。再來，人工智慧此時必須依靠自己的運算能力作出判斷，如果它嘗試著尋求雲端的協助，很有可能在指令還沒從雲端回傳，車禍就發生了。這就是一個即時性的簡單例子，為了要讓即時性的反應運作正常，工程師們正在努力的提高人工智慧在邊緣端的運算能力，這也是我們常常聽到的「邊緣運算」或是「邊緣人工智慧」。

那麼將人工智慧從雲端移轉到邊緣有什麼困難點呢？最困難的地方大概就是電力消耗的部分了。當我們希望邊緣的裝置能夠變得聰明，意味著要賦予他強大的運算能力，而強大的運算能力就代表著更多的電力消耗。舉個例子來說，擊敗人類圍棋高手的AlphaGo，運作時必須消耗大量的電力，如果我們把AlphaGo裝在智慧型手機裡的話，只能夠運行0.1秒左右，這大概連一步棋都下不了吧！

因此，科學家們想出如果只讓某個邊緣裝置執行特定的功能，而不是讓每個裝置都無所不知的話，就能夠大量減輕運算的能力，進而降低電力的消耗，使得人工智慧轉移到邊緣裝置的可能性大幅提升，我們只需要為了特定裝置開發特定的人工智慧，而不是開發一個每個裝置都通用的人工智慧，那麼就能夠做到最佳化的結果。簡單來說，我們開發適合削水果的水果刀，適合切菜的菜刀，適合鋤草的鐮刀；而不是開發一把要符合所有功能的萬用刀，如此一來，我們就能夠針對特定的應用功能與環境進行特定的軟體和硬體的開發。

那麼，雲端不重要了嗎？並不是的，當這些邊緣的裝置在進行自己小小的運算時，同時也會不定期地將資料上傳到雲端，雲端蒐集到這些散布各地的資料後進行分析整理，然後再把一些特定的訊息回傳到邊緣裝置，讓邊緣裝置可以越來越聰明，越來越懂你的心。例如，未來你帶著智慧手錶（邊緣）進行慢跑時，它會適時的提醒你心跳過高，要降低速度，或是水分不足請到前方200公尺右側的超商補充水分。當你進入超商時，超商的人臉辨識系統（雲端）從雲端資料庫得知此時段你最常購買的是運動飲料品項，馬上傳送運動飲料的優惠券到你準備付款的手錶中；如此一來，超商有了更加精準的貨品銷售策略，你獲得更貼心的服務，而生產手錶和人臉辨識裝置的廠商也獲得產品利潤，達到多贏的局面。這就是一個與以往不同的新型態：雲端訓練，邊緣推論。

由此可知，「雲端」與「邊緣」的發展都很重要，然而由於雲端需要大規模的資金與硬體投入，且大多已經被世界的大企業所主導，反觀在邊緣裝置的應用來說，將會是一個百花綻放、齊爭鬥艷的局面，除了上述的手錶外，你的鞋子、衣服、帽子或是家裡的冰箱、大門、洗衣機甚至鞋櫃，戶外的路燈或是行道樹等等，都可以具備特殊應用功能，只要你能發揮創意，冰箱可以不只是冰箱，而是一個廚房食譜，洗衣機可能不只是洗衣的功能，還會有最新服飾的推薦（因為某件衣服可能你已經洗過很多次了）。最後就像愛因斯坦曾經說過的一句話「想像力遠比知識更重要。因知識有限，想像則無限。」就讓我們一起發揮想像力來打造一個更美好的未來。