Arm Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构发表 嵌入式装置也能用AI加速运算

Arm目前两款架构设计已经确定与亚马逊、AlifSemiconductor、恒玄科技(Bestechnic)、赛普拉斯半导体、Dolby、Google、恩智浦、三星、意法半导体在内业者合作，预期将可应用在各类整合声控智慧助理服务的喇叭、耳机，或是其他整合人工智慧技术边缘运算模式的嵌入式设备使用。

继去年针对主流装置上的人工智慧运算需求提出Ethos-N57及Ethos-N37两款NPU设计，Arm稍早除了宣布推出新款嵌入式处理器Cortex-M55，同时也宣布推出新款Ethos-U55NPU，借此让更多物联网装置也能借由人工智慧技术加速运算模式。

相较去年配合Cortex-A、Mali架构设计打造的Ethos-N57及Ethos-N37两款NPU，此次宣布推出的Ethos-U55则是搭配新款嵌入式处理器Cortex-M55，让更多物联网装置也能采用人工智慧技术方式进行加速运算。

依照Arm说明，在这两项技术授权架构组合之下，将让现有嵌入式装置发挥高达480倍的机器学习效率，同时也预期可在2021年陆续应用在各类嵌入式装置，并且实现原本仅先应用在手机等装置中，结合人工智慧技术的边缘运算效果。

此次提出的Cortex-M55，自然是针对嵌入式装置所提出全新处理器架构设计，在搭配此次同步推出的Ethos-U55NPU即可发挥装置端的人工智慧运算效果，无需像以往必须借由整合额外的DSP元件才能实现人工智慧运算模式，同时也能进一步缩减物联网装置机身尺寸，并且降低整体运算功耗。

而Arm此次也借由Cortex-M55与Ethos-U55，进一步与Google合作，使其可相容Google提出的TensorFlowLite运算框架，借此串接更多基于TensorFlowLite运算框架的人工智慧运算技术。

另外，在Cortex-M55设计中更采Armv81-M指令集，并且针对机器学习需求整合「Helium」向量加速运算设计(正式名称为MVE(M-ProfileVectorExtension))。

相比前一款Cortex-M处理器搭配DSP元件可提升15倍机器学习运算效能，同时也比现有嵌入式装置借由DSP元件运算模式带来5倍运算效能提升比例。

至于在Ethos-U55NPU设计中，除了是Arm第一款针对嵌入式装置打造的NPU，而采32核至256核数量的MAC运算引擎部分，则是在强调低功耗使用特性之余，更提供可扩充设计。

除了搭配Cortex-M55发挥最佳化运算效果，Ethos-U55NPU也能配合现有Cortex-M33、Cortex-M7等处理器设计使用。

在效能表现部分，以Cortex-M7为基准的话，Cortex-M55运算效率约提升6倍，Cortex-M55搭配Ethos-U55NPU的组合更可发挥50倍运算效率，而Cortex-M55相比Cortex-M7约可减少7倍电力损耗，额外搭配Ethos-U55NPU更能减少25倍电力损耗，同时此次提出架构设计也均符合Arm平台安全架构PSA，以及Corstone参考设计，另外也能搭配ArmTrustZone安全技术使用。

目前两款架构设计已经确定与亚马逊、AlifSemiconductor、恒玄科技(Bestechnic)、赛普拉斯半导体、Dolby、Google、恩智浦、三星、意法半导体在内业者合作，预期将可应用在各类整合声控智慧助理服务的喇叭、耳机，或是其他整合人工智慧技术边缘运算模式的嵌入式设备使用。

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Helium公司是由Shawn Fanning，Amir Haleem和Sean Carey于2013年在美国创立，其使命是让连接设备的创建更加简单，在2018年结合区块链技术，将经济模型应用到整个生态发展。
Helium 是一个去中心化无线网络，面向的是 LoRaWAN 协议（一个底层的物联网通信网络），支持的是采用了 LoRaWAN 协议的设备。Helium 是对 LoRaWAN 协议的区块链实现，其核心就是在一个物联网网络中加入了一个激励层，非常类似于 Filcoin 和 IPFS 的关系。

Helium 网络通过 PoC（Proof of Coverage） 证明 HotSpot（基于 LoRaWAN 的无线路由器，类似 WiFi 协议的路由器） 提供网络覆盖，保证在该网络中的 HotSpot 确实在它所处的范围内提供了服务，然后为这些网络中工作的设备提供奖励。

Helium 生态中的工作流程大致如下：矿工购买并部署 Hotspots，这些 HotSpot 连接到本地网关，可以为覆盖范围内的物联网设备提供LoRa无线网络。其他用户的物联网设备可以通过这个无线网络接入互联网和传输数据。这个过程中，用户需要支付使用费。
（2）热点根据物联网设备地址查询对应的Router, 作为数据的接收方；

（3）热点生成数据的签名，然后将要发送数据的价格 发送给 Router;

(4）Router接收到由热点生成的签名后，决定是否 热点 设定的价格；

（5）若Router接收给定的价格，则构造一个支付给热点对应代币的交易，签名后发送给热点；

（6）当热点收到由Router发送的交易后，将数据传到给Router, 然后将交易广播到Helium 网络；

（7）Helium中验证节点会将交易打包到区块中，完成交易的确认过程。

Helium 建立了一套公平有效机制，实时验证热点是否通过真实定位提供无线网络覆盖，以激励网络的拓展。这一机制称为覆盖证明 (Proof of Coverage，PoC) 。此机制包含3个角色，目前均由网络中的热点来承担。具体来说，PoC机制依赖于以下射频（Radio Frequency，RF）特性：RF的物理传播有距离限制；RF信号的强度与传输距离的平方成反比；射频以光速传播，没有延时。 利用这些特性，Helium区块链使用一种被称为 "PoC挑战 "的机制持续对热点发出问询。PoC的强大之处在于，这些无线覆盖的证明会持续生成并被永久存储于链上，目前Helium区块链已经发布和处理了数千万个挑战。

PoC 角色描述挑战者(Challenger)Helium 网络中的热点每 360 个区块可以发起一次对网络中随机热点的挑战,挑战者可以获得相应的 HNT 奖励。被挑战者(Challengee)被挑战的热点接受到挑战信息后，会基于挑战的信息，发起一次无差别的无线电信标（RF Beacon)，周围接收到信标的热点作为见证人，可以将信息回传至 Helium 网络以进行验证。每次挑战都需要具备有效见证，被挑战者才能获得对应的奖励。见证人 (Witness)接收到 Beacon 的热点即成为见证人，会将挑战的信息回执传至chanllenger, 聚合合提交到Helium 网络。每个 Epoch 的共识组会根据见证人和被挑战者的位置、密码学证据及信号强度和衰减的合理性等一系列符合逻辑来判定这次见证是否有效。在进行有效见证后，见证人会获得相应的奖励。

PoC交易示例： >原文：>hnt提供的helium物联网是什么？
Edmund912
Helium是一种覆盖网络证明，hnt矿机提供热点覆盖和数据传输（出hnt矿机溦 Edmund912 ），允许用户通过与物联网（IoT）共享WiFi信号来挖掘奖励。洛杉矶 、伦敦 、多伦多和柏林在#ThePeoplesNetwork上的热点覆盖率排名前 4 位。你的城市目前有多少hnt矿机的热点覆盖呢？
气象站、路灯、空气质量监测器、火灾报警器、健身跟踪器、门锁等设备，这些设备需要访问互联网才能运行。然而，它们需要如此低的带宽，即使您与50台物联网设备共享网络，您仍然可以平静地狂欢Netflix，而不必担心缓冲。我们城市智能设备的潜力是指数级的。Planetwatch网络使用氦气及其智能空气质量传感器，旨在帮助世界变得更清洁。从使用跟踪器帮助寻找丢失的狗到租赁公司需要精确定位自行车的行程时，Helium物联网打开了整个智能技术的世界。然而，许多物品，如智能狗项圈，都依赖于免费WiFi或蓝牙才能有效。这就是helium物联网进来的地方。用户与物联网设备共享少量的WiFi带宽，以便他们能够定位并与网络的其余部分连接。因此，之前仅仅是白日梦的智能设备也变得可以实现了。
Helium网络于2019年8月1日启动，在169个国家的56,000多个城市超过68万个热点。该网络增长了4000%以上，目标是在2022年底前达到100万个热点。目前有390多万人等待氦气热点的交付，有些人等待超过六个月。该网络背后的公司已更名为Nova Labs，以便在它们和分散的网络之间建立分离。用户需要购买LoRaWAN网关才能连接到“人民网络”之所以称之为人民网络是因为人人可以参与不需要交付便能使用的网络，只要你的hnt矿机提供了热点覆盖和数据的传输你就能获得代币。这些设备可以在10英里外连接，这是验证网络所必需的。一旦您将hnt矿机连接到网络，您的设备就会获得hnt奖励。与任何采矿技术一样，有很多网站可以估算您的奖励。目前HNT的价格约为24美元，当您考虑矿机约为500多＄时，每月100-200 ＄的奖励似乎非常有吸引力。但产量会根据全球热点数量增加而减少，还和热点覆盖、网络链接设备之间数据传输，定位等有关。
此外，全球物联网将会在未来三年内翻一番，达到270亿个物联网连接。这意味着更多的设备需要使用网络，因此，网络参与者可能会获得更高的奖励。这是一个令人兴奋的项目，现在Nova Labs与关键参与者的商业伙伴关系总市值已达到了10亿美元的估值。这就是hnt矿机提供的Helium物联网“人民网络”。

目前国内全面禁止挖矿，大面积矿场清退，传统高耗能虚拟币“挖矿”面临更大力度清理。挖矿是比特币系统中一个形象化的表达；它背后真正的名称是POW算法，也就是工作量证明算法；工作量证明，是1993年由两个经济学家提出来的一种策略，防止对服务滥用或者资源滥用，而采取的一种有效阻断的经济策略。所谓挖矿，就是计算机通过穷举的办法，不断去找Nonce值、算Hash值的过程；谁先找到，谁就成功得到BTC奖励。
在区块链世界中，共识一般是通过特定的数学算法来实现的。POW 机制具有去中心化和高安全性的优点，但会造成资源浪费，因为挖矿需要大量的哈希运算、电力和各种计算资源，网络性能太低，不适合商业使用。与比特币挖矿POW机制不同，Helium独创的POC共识机制，即覆盖证明，可以有效验证热点的实际运行情况和网络覆盖情况。通过激励机制鼓励矿工稳定运营和维护网关，提供无线网络覆盖。使用热点挖掘 hNT 是通过无线电技术完成的，而不是昂贵或浪费的 GPU。
1、hnt旨在通过相应的激励措施，鼓励矿工部署热点，提供无线网络覆盖，为物联网设备提供低功耗、广覆盖的无线网络接入。所以氦矿机机箱的功耗很小，一个灯泡5W的功耗。每月电费不会超过1美元，而且不会消耗WiFi流量，通过连接WiFi传输lorawan信号，类似于收音机的频率。目前，已有数百家公司和数千名开发者建立了氦人网络，这将是世界上最大、发展最快的lorawan网络。 HNT挖矿未来有着更广阔的发展前景。聚链云作为专业的hNT解决方案提供商，通过技术创新建立专业的集群管理和运营解决方案。标准化仓储管理系统，724小时实时监控；完善的仓储供应商管理和严格的风险控制体系。该平台享有很高的声誉。专业的团队提供存储管理安全，得到更多用户的信赖，满足全球用户的存储需求。树莓派4b/rom4gb/sd32gb等多款hNT矿机盒的超高配置，成熟的硬件方案，最大化用户收益，更好地满足hNT矿机投资者的需求。
2、Helium是为低能耗物联网设备与互联网互联而建立的点对点无线网络，作为热点等物联网设备的数据传输者，网络维护人员可以使用覆盖证明，证明他们对网络的贡献并获得 hNT 代币奖励的挑战。 HNT 代币可以生成数据信用支付信息和代币传输费用。是为低能耗物联网设备与互联网互联而建立的点对点平台，无线网络，使用热点等物联网设备的数据传输器，网络维护人员可以使用证明，覆盖挑战以证明他们对网络的贡献并获得 hNT 代币奖励。 HNT 代币可以生成数据，Credits，用于支付信息和代币传输费用。区块链和代币氦为这个网络开发了一个新的密码系统。知识机制为网络扩展和维护提供激励。 Helium 提供了一种将您的网络扩展到特定地理区域的实用方法。

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