作者:Adam Kaufman,市场总监
"物理AI(Physical AI)"正当时。Gartner将其列为2026年十大技术趋势之一[1],英伟达(NVIDIA)称之为AI的下一场进化[2]。
行业如今已达成共识:AI正在走出数字界面。现代设备必须解读真实环境、推理变化中的条件,并在严苛的延迟预算内采取行动。而这只有在智能真正运行于物理世界的硬件上、而非远程服务器上时才能实现。
这一转变暴露了一个棘手的问题:物理AI所需的能量,远超传统嵌入式平台所能供给的水平。设备需要持续感知、多模态识别,并以传统处理器在嵌入式能耗预算内无法支撑的规模执行模型推理。物理AI正迫使整个行业直面那个多年来一直制约实际部署的能耗上限。
为什么物理AI必须运行在设备端
物理环境无法容忍不可预测的延迟。为产生下一个动作,系统必须以高时间分辨率解析摄像头画面、深度数据、音频、惯性测量以及各类环境信号。英伟达将这一循环描述为"感知、推理与行动"。为了保障安全、准确与确定性,这一完整循环必须本地运行。
云端无法闭合这个循环。往返时延会破坏实时运行。穿行于拥挤厂房的工业机器人不能停下来等待云端推理;全天候监测生理指标的穿戴设备不能冒运行中断的风险;做出安全决策的基础设施传感器不能依赖时断时续的网络连接。
物理AI让"卸载到云端"的奢侈化为泡影。它需要的是能嵌入嵌入式约束之内的、高密度的算力。
端侧AI带来的全新性能与能耗需求
在设备端运行这类工作负载,催生了一类全新的需求。持续感知所需的算力,远超当今设备中单片机级处理器所能维持的水平,而且它必须被塞进毫瓦级的能耗预算和严苛的热限制之内。电池供电的产品容不下更大的电池,工业设计也腾不出更大的散热片。此外,实时感知往往要同时运行多个模型,检测、预测与控制并行构成流水线。
这些约束将能效推到了最前沿。传统处理器能应付简单的AI;物理AI则需要更大的模型、更丰富的特征提取和更广泛的上下文,而每一步都在推高能耗成本。
为什么当前处理器架构无法胜任物理AI
在当代处理器中,搬运数据的能量成本远高于执行算术运算。物理AI放大了这一成本,因为模型需要频繁的参数访问,以及内存与算力之间高带宽的数据流通。
大多数嵌入式处理器仍沿用与所有主流CPU相同的基本设计:算力在一侧,内存在另一侧,数据经由为"顺序通用计算"而非"持续并行推理"而设计的窄通道在两者之间来回穿梭。每一次穿越内存层级都在燃烧能量。
量化和剪枝并不能消除这项成本,它们只是缩小了为之付费的工作负载。而物理系统无法牺牲精度、安全或响应能力。为了迁就能耗预算而降低模型复杂度,会让关键任务行为变得不稳定。
瓶颈在于架构本身。
为什么异构加速器同样力不从心
行业至今的答案是异构SoC(片上系统):将CPU、GPU、NPU和DSP集成在一块芯片上。这类设计能加速特定的计算核,却无法修复整条流水线的能耗行为。数据依然要在各引擎之间搬运,软件依然要跨多套工具链编排执行。这种交接,恰恰把"专业化本该消除"的能耗成本又请了回来。
物理AI需要整个应用在本地运行,多引擎设计反而把它拆得支离破碎。结果就是:少数算子跑得高效,但要完整跑通"感知—控制"闭环并守住设备能耗预算,依然举步维艰。随着工作负载日益复杂,这个缺口也在同步扩大。
行业需要一套全新的计算基础
物理AI让变革变得迫在眉睫。
设计者需要的算力,应当把能耗当作首要设计考量,而非次要约束。这意味着一种能最大限度减少数据搬运、维持确定性性能、并让AI、控制与通用逻辑不碎片化地协同运行的架构——使整个应用以高效率运转,而不只是某个孤立的内核高效。
这正是我们构建 Fabric 架构所要解决的问题。Fabric 是一种空间数据流设计:它不再让数值在内存层级之间来回穿梭,而是让数据贴近算力驻留,从而削减了当前处理器架构中主导能耗的数据搬运。Electron E1通用处理器把 Fabric 带进了嵌入式系统,effcc 编译器则为它编译现有的 C/C++ 代码,让你无需重写应用即可采用这套架构。
在设备能够于真实能耗预算内提供持续推理之前,物理AI无法规模化。这需要一套全新的基础——而我们,已经建好了一套。
标题:Physical AI and the energy wall at the edge
链接:https://www.efficient.computer/resources/physical-ai-and-the-energy-wall...
引用链接
[1] Gartner将其列为2026年十大技术趋势之一: https://www.zdnet.com/article/gartner-just-dropped-its-2026-tech-trends-...
[2] 英伟达(NVIDIA)称之为AI的下一场进化: https://www.computerworld.com/article/4080445/whats-next-after-agentic-a...
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