Як проєктувати системи фізичного ШІ з урахуванням реальних обмежень

Фізичний ШІ переносить штучний інтелект у системи, які сприймають фізичний світ, інтерпретують дані й діють у ньому. На відміну від централізованої інфраструктури ШІ, такі системи працюють за обмежень щодо затримки, енергоспоживання, теплового режиму, надійності та умов довкілля. Вони мають реагувати на змінні вхідні дані в реальному часі, адже затримка або нестабільна робота можуть вплинути на обладнання, процеси чи безпеку людей.

Фізичний ШІ часто працює на периферії, але його поняття ширше за периферійний ШІ: воно поєднує виконання інференсу з замкненою взаємодією з фізичним світом. У такій системі сенсори, ухвалення рішень і виконавчі механізми працюють разом із дотриманням суворих часових та операційних вимог.

В основі фізичного ШІ — безперервний цикл сприйняття, інференсу й реагування. Дані сенсорів збирають, обробляють та інтерпретують, а потім перетворюють на дію. Щоб цей цикл працював передбачувано, потрібно узгодити ресурси пам’яті, обчислень, зв’язку та введення-виведення. Затримки надходження даних, мінливість доступу до пам’яті, неефективний обмін або накладні витрати на синхронізацію безпосередньо впливають на реакцію системи.

Пам’ять, зв’язок, синхронізація та введення-виведення є частинами контуру керування: система має переміщувати й обробляти дані та діяти в межах заданих часових і операційних обмежень.

Периферійний ШІ відіграє важливу роль, оскільки багато систем фізичного ШІ не можуть покладатися на централізовану інфраструктуру для негайного ухвалення рішень. Дані сенсорів можуть бути надто об’ємними, надходити надто часто, вимагати надто малої затримки або бути критично важливими для безпеки, щоб передавати їх у віддалену систему до виконання дії. Тому обробка на місці стає необхідною. Водночас периферійні середовища додають обмежень: обмежений енергетичний бюджет, зміни температури, вібрація, рух, удари, вологість та інші фізичні умови експлуатації.

Ці обмеження інфраструктури враховують на рівні кремнієвих компонентів. Інтерфейси пам’яті, міжз’єднання, підсистеми введення-виведення та міжкристальні канали забезпечують передавання, обмін і синхронізацію даних у системі.

Системи фізичного ШІ рідко працюють ізольовано. Пристрої часто є частиною більших архітектур, що охоплюють периферійні, промислові, автомобільні та хмарні середовища. Інформацію в них потрібно передавати й узгоджувати на межах кількох систем. Проблеми переміщення даних, синхронізації та інфраструктури виходять за межі окремого пристрою й впливають на роботу всієї системи.

Нагадаємо, ШІ-агенти — це автономні системи, що взаємодіють із середовищем через цикл сприйняття, ухвалення рішень і виконання дій.