Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Amazon Echo i inni - co słychać?

ghost666 11 Paź 2016 21:25 1698 0
  • Amazon Echo i inni - co słychać?
    Jakkolwiek by ich nie nazwać - inteligentne mikrofony, wirtualni cyfrowi asystenci, personalne roboty domowe, "Głos", czy R2D2 - urządzenia takie jak Amazon Echo zdobywają coraz większą popularność. Nowa generacja urządzenia Amazona - Echo Dot, kosztować ma 49.99 USD, a dostępna będzie w sprzedaży w przyszłym miesiącu. To duża obniżka w porównaniu do ceny poprzednika, kosztującego 89.99 dolarów. Amazon Echo i Echo Dot stworzyły zupełnie nowy segment na rynku urządzeń elektronicznych. Pozwoliło to na konkurowanie urządzeń pomiędzy sobą na polach takich jak poprawa jakości przechwytywanego głosu, lepszej jakości mikrofony i bardziej wyrafinowane systemy audio, co przekłada się na lepszą detekcję i zrozumienie komend przez urządzenie.

    Firmy takie jak XMOS, który jakkolwiek nie produkuje układów dla Amazona, przygotowują się do zmierzenia z nowym rynkiem, związanym z systemami rozpoznawania mowy. Nowe interfejsy dźwiękowe stanowią spore wyzwanie. Jak mówi Paul Neil wicedyrektor XMOSa, "Interfejsy urządzeń Internetu Rzeczy nie są jeszcze ściśle zdefiniowane, ale wydaje się, że ludzki głos jest najnaturalniejszym wyborem. (...) Dzięki unikalnej kombinacji konwencjonalnego mikrokontrolera, wbudowanego układu DSP i elastycznego zestawu I/O, tworzymy technologię, która idealnie nadaje się do implementacji w systemach z interfejsem głosowym".

    Walka pomiędzy poszczególnymi platformami sprzętowymi to jednak tylko połowa całej historii w tym sektorze. "Realna walka toczy się na polu wykorzystania rozwiązań w chmurze" mówi Paul Ericksen, analityk z IHS Markit. W pogoni za coraz mniejszym i inteligentniejszym (tj. radzącym sobie z coraz szerszym wachlarzem zapytań i skomplikowanych zadań) systemami, walka na rynku wykorzystania rozwiązań sieciowych robi się coraz bardziej zacięta. Niedługo na rynek ten zamierza wejść Google wraz z swoimi Google Home i Google Assistant. Dodatkowo, jak mówią pogłoski, Apple także ma zamiar zaprezentować produkt tego rodzaju, oparty o Siri, w 2017 roku.

    Kolejną cechą Amazon Echo, która wyróżnia ten produkt na rynku rozmaitych systemów Internetu Rzeczy - i być może jest jedną z najważniejszych cech systemów IoT w ogóle - jest możliwość ciągłej ewolucji, odporności na przyszłe zmiany. Skip Ashton, wicedyrektor Silicon Labs, tłumaczył co to w zasadzie znaczy: "Odporność na przyszłość to możliwość zapewnienia możliwości ciągłego dodawania nowych funkcji do urządzenia. Gdy usługa Alexa Voice została uruchomiona, miała jedynie 70 'umiejętności', teraz ma ich ponad 1700". Echo pozwala na wiele: odpowiada na nasze pytania, czyta wiadomości, podaje wyniki sportowe, kontroluje światła, zamawia produkty z Amazona, ustawia budzik. Można także zamówić poprzez Echo samochód z Ubera czy pizzę z Domino's. Jak zauważa Ashton "Echo jest aktualizowane co dwa tygodnie w chmurze. Amazon wysyła co piątek e-mail do użytkowników w którym informuje o nowych możliwościach". Jak konkluduje "użytkownicy są bardzo zadowoleni", bo funkcjonalność urządzenia wzrasta.

    Lokalna inteligencja

    Tom Hackenberg, analityk z IHS Markit, wypowiadał się ostatnio dlaczego Amazon Echo jest tak istotny dla przemysłu półprzewodnikowego. Hackenberg wie o tym doskonale, bo od dawna zajmuje się rynkiem procesorów i systemów wbudowanych, a właśnie dla producentów procesorów ten segment urządzeń jest najcenniejszy. Urządzenia takie jak Amazon Echo dostarcza nie tylko czegoś, co analityk nazywa "lokalną inteligencją", ale wolnostojący głośnik nie jest jedynym możliwym kształtem. Rynek asystentów tego rodzaju dopiero zaczyna wzrastać. Aplikacje o podobnej funkcjonalności pojawiają się na smartfonach, ale można się spodziewać, jak zauważa Hackenberg, że funkcje te wbudowane mogą być niebawem w telewizory, odbiorniki telewizji kablowej, systemy kontroli klimatyzacji etc. Sam interfejs kontroli głosowej jest nowy, ale znajduje coraz szersze zastosowania np. na rynku urządzeń instalowanych w samochodach, które korzystają z głównej zalety systemu - braku konieczności angażowania rąk do jego obsługi.

    Co w środku Echo i Echo Dot

    Hackenberg, zapytany o sprzętowe różnice w obu tych urządzeniach, powiedział "nie znalazłem zbyt wielu różnic poza zmianą producenta wykorzystanych pamięci. I istotnie, jak donosi portal iFixit w oryginalnym asystencie mieliśmy do czynienia z pamięciami RAM Samsunga (K4X2G323PD-8GD8 256 MB LPDDR1) i Flash SanDiska (SDIN7DP2-4G 4 GB iNAND), tak w nowym Dot pamięci RAM pochodzą od Microna (MT46H64M32LFBQ 256 MB LPDDR) a Flash od Samsunga (KLM4G1FEPD 4GB eMMC NAND).

    Amazon Echo i inni - co słychać?


    Procesor w obu układach pozostał ten sam - jest to produkowany przez Texas Instruments DM3725. Za komunikację odpowiada procesor Qualcomm Atheros QCA6234. Jakkolwiek pamięć może mieć pewien wpływ na wydajność systemu, to jak zauważa Hackenberg, najpewniej cena miała wpływ na wybór innych układów. Najpewniej te same urządzenia montowane w różnym czasie także mogą różnić się kośćmi pamięci. "Moduł komunikacyjny i procesor to bardziej skomplikowane elementy, których nie zmienia się w urządzeniu bez poważnego jego przerobienia" podsumowuje analityk.

    Procesor Athereos, wykorzystany w urządzeniu, to układ dedykowany jedynie do aplikacji komunikacyjnych. Zaprojektowano go w oparciu o lekko zmodyfikowany rdzeń XTensa firmy Tensilica. Jedynym zadaniem tego układu jest negocjacja komunikacji i jej realizacja w sieci. "Łączność jest kluczowa dla tego urządzenia, jako że od jej prędkości i niezawodności zależy to, czy urządzenie będzie mogło płynnie komunikować się z chmurą, przesyłając zebrane dane i odbierając niezbędne do pracy informacje. Prędkość połączenia bezpośrednio wpływa na ile 'żywy' wyda nam się układ. Dlatego też prędkość pracy Wi-Fi i jego zasięg jest tak istotny dla urządzenia".

    "Lokalna inteligencja" układu opiera się na procesorze DM3725 od Texas Instruments. "To układ typu system-na-chipie, zaprojektowany dla rozmaitych aplikacji multimedialnych: odbioru telewizji kablowej, pracy w telewizorach, grach wideo etc". Układ ten zbudowano wokół rdzenia ARM Cortex A8 ze zintegrowanym C64x i modułem DSP Texas Instruments, a także sprzętowym akceleratorem grafiki 3D wbudowanym w układ. Jak zauważa Hackenberg jest to procesor do aplikacji w dosyć budżetowych systemach, ale jest on zupełnie adekwatny do lokalnych potrzeb Amazon Echo. "Jednakże, to może się zmienić, jeśli urządzenie ma przestać być tylko głośnikiem" podsumowuje analityk.

    Amazon Echo i inni - co słychać?


    Integracja układów DSP

    Kluczowym aspektem tego układu jest integracja modułów takich jak DSP czy nawet GPU w jednym układzie. "W typowym urządzeniu znajduje się wiele sensorów (głównie mikrofonów). Wszystkie sygnały audio trafiają najpierw do procesora DSP, który je filtruje, tak że układ od razu rozumie czy sygnał to szum otoczenia czy głos użytkownika. Korzystając z macierzy mikrofonów można nawet określić kierunek głosu. Układ może także rozpoznawać osobę po głosie. Następnie procesor tworzy na podstawie zebranych danych sygnał, przekazywany do chmury, który może być rozpoznany przez dedykowany algorytm" opowiada Hackenberg.

    Ale po co w takim układzie GPU? Odpowiedź na to jest prosta - dla obliczeń. Procesor graficzny wykorzystać można do przyspieszenia pewnych prostych obliczeń i analiz sygnałów. Pozwala to urządzeniu na szybsze rozpoznawanie pewnych prostych komunikatów, jak "ścisz dźwięk" czy "przełącz kanał" itp. Dzięki temu funkcje te mogą być realizowane natychmiastowo, w oparciu o analizę sygnałów przeprowadzoną w urządzeniu, a nie w chmurze.

    Macierz mikrofonów

    Jedną z rzeczy z jakich dumny jest Amazon jest zastosowanie w Echo i Echo Dot macierzy aż siedmiu mikrofonów. Wykorzystanie aż tylu wejść pozwala, jak twierdzi Amazon, usłyszeć użytkownika na tle muzyki, czy mówiącego z daleka. Wykorzystanie tylko mikrofonów daje także możliwość identyfikacji kierunku z którego się mówi.

    Amazon Echo i inni - co słychać?


    Jak podaje Marwan Boustany z IHS Markit, Echo wykorzystuje mikrofony MEMS produkowane przez firmę Knowles. Wykorzystanie tych układów, charakteryzujących się wysokim stosunkiem sygnału do szumu oraz stabilnymi parametrami szumowymi i widmem w zakresie wielu elementów pomaga w analizie kierunkowej oraz przechwytywaniu dźwięku i jego rozpoznawaniu. Ale finalnie, to "algorytmy są kluczem do najlepszego rozpoznawania sygnałów" zauważa analityk. Jeśli chodzi o zdolności obliczeniowe tego poziomu to najpewniej przez dłuższy czas prowadzone one będą w Chmurze, a nie lokalnie. Procesory w układach tego rodzaju mogą co najwyżej rozpoznawać proste komendy, jak wymienione powyżej, czy wywołania, jak znane "Hey Siri".

    Amazon Echo i inni - co słychać?


    Rosnąca konkurencja

    Wiele na rynku może się zmienić - szereg firm dysponuje układami scalonymi - mikrokontrolerami i procesorami komunikacyjnymi - które mogłyby konkurować w sektorze domowych asystentów. Są to między innymi firmy takie jak Apple (oczywiście tylko w produktach Apple), Broadcom, Cypress Semiconductor, Microchip, NXP, Renesas, STMictroelectronics czy Silicon Labs. Jak zauważa Hackenberg wykorzystanie interfejsu 802.11n oraz Bluetooth 4.0. nie jest częstym połączeniem. W szeregu projektach spotkać można będzie jedynie wykorzystanie Bluetooth, które nie jest tak niezawodne jak Wi-Fi, ale pozwala na zmniejszenie kosztów układu.

    Główny procesor systemu to większe wyzwanie - dostarczyciele skupiają się głównie na aplikacjach mobilnych, a pośród procesorów dedykowanych na ten rynek nie ma zbyt wiele układów, które spełniałyby wymagania. Te które są dostępne są zazwyczaj zbyt drogie, jak na wymagania tak prostej aplikacji. Większość układów nie oferuje np. zintegrowanych procesorów DSP czy innych funkcji, ułatwiających analizę sygnałów i rozpoznawanie w nich pewnych wzorców. Jakie układy mogą być istotne w wyścigu na tym sektorze? Hackenberg wymienia kilka: Apple Ax, Broadcom BCM7xxxx, Hisilicon Hi3xxx, serioa i.MX od NXP, Mediatek MT8xxx, STiHxxx ot STM czy procesory z rodziny Snapdragon firmy Qualcomm. Oczywiście jest też Texas Instruments, które klasycznie oferują doskonałe rdzenie DSP w rozsądnej cenie, ale wspomniani producenci nie są daleko w tyle.

    Amazon Echo i inni - co słychać?


    Firma XMOS jest przekonana, że znajdzie swoje miejsce w tym sektorze rynku. Jak tłumaczy Paul Neil coraz lepsze działanie asystentów, takich jak Amazon Echo, wynika z lepszego zbierania i przetwarzania dźwięków, formowania wiązki audio oraz zwiększania prędkości obróbki sygnałów. "Dzięki dużym możliwościom obliczeniowym i wbudowanym procesorom DSP nasze układy stanowią zróżnicowane i skalowalne rozwiązania dla tego rodzaju systemów".

    Źródło: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1330500

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9415 postów o ocenie 7051, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • PCBway