您是否正在尋找適合您應用的工業電腦，但又不知道從哪里開始？以下是工業電腦和商用電腦之間的差異及其優勢，可幫助您找到合適的產品。

工業電腦是人們和企業每天所依賴的許多機器的大腦，從倉庫機器人到國家安全系統。在工業領域，機器視覺、工業機器人、人工智能(AI)和深度學習等應用都依賴于強大、可靠的工業電腦，以確保流程平穩高效地運行。

本文介紹了工業和商用電腦之間的差異、工業電腦的優勢以及如何找到適合您應用的工業電腦。本文還介紹了NVIDIA的Jetson平臺以及用于邊緣AI應用的最新圖形處理單元(GPU)、視覺處理單元(VPU)和張量處理單元(TPU)。

工業電腦與商用電腦有何不同？

工業電腦專為特定任務和應用而設計，范圍從機器視覺和視覺引導機器人到人工智能、安全和監控應用。這些電腦與商用電腦類似，因為它們接收、存儲和處理信息以執行特定任務。它們還具有類似的基本組件，包括中央處理器(CPU)、內存(RAM)、主板、擴展槽，通常還有GPU。工業電腦在幾個方面與商用電腦不同，包括具有更強大的內部和外部設計，包括計算機的I/O，這通常是專門的。

許多工業電腦都具有更高的性能規格，包括更快的處理器、更大的內存和額外的存儲容量。它們還設計為使用壽命更長、長期可用，并且具有可擴展性，能夠滿足不斷變化的需求，因為它們能夠根據不斷變化的應用需求進行定制或調整。

工業電腦有哪些優勢？

工業電腦的設計使用壽命長，可執行復雜且特定的任務，并能承受商用電腦無法承受的惡劣自然環境。除了擁有更強大的組件外，工業電腦的物理設計也與傳統電腦不同。工業計算機組件的焊點更大，基板更厚，振動和沖擊等級是常規規格。許多工業計算機也是無風扇的，這限制了進入內部組件的灰塵和顆粒數量，有助于延長設備壽命。無風扇計算機利用連接到大型外部散熱片的內部散熱器來散熱并防止過熱。

保形涂層還可保護電氣元件免受灰塵和顆粒的影響。外部機箱設計有助于工業計算機應對溫度變化和運動。它還可以減少灰塵，在某些情況下還可以減少水的滲透。工業計算機有多種安裝選項，其中一些設計用于承受劇烈的振動和沖擊。

一些工業計算機類似于傳統的臺式機或機架系統，但其組件、I/O模塊和計算能力與辦公桌面完全不同。平板電腦將工業級計算機直接集成到顯示器中，在制造廠、數據控制點和操作地點也很常見。其中一些設備非常堅固耐用，可以根據應用需要使用刺激性化學品和消防水帶強度液體噴射器進行清潔。

小型工業計算機也可以部署在邊緣，使其更接近產生數據的設備。這些電腦設計堅固、能耗低、占用空間小，但仍可為各種應用（包括深度學習和其他AI應用）提供強大的計算性能。

什么是GPU、VPU和TPU？

GPU、VPU和TPU是工業計算中常見的許多縮寫詞之一，尤其是在AI應用方面。GPU是該領域最廣為人知和部署最多的技術，最初設計用于為視頻游戲渲染3D圖形。近年來，GPU技術取得了長足進步。現代GPU比以往更快、更強大。

斯坦福大學以人為本的人工智能研究所發布的2023年人工智能報告顯示，GPU的功能比2003年強大約7,000倍，而性能價格比提高了5,600倍。

GPU專為并行處理而設計，因其能夠加速計算密集型應用（包括人工智能和工業機器人）的計算過程而廣受歡迎。NVIDIA表示，GPU由數千個核心組成，這些核心本質上是并行工作的微型計算器，用于處理構成人工智能模型的數學運算，從高層次上講，這就是人工智能計算的工作原理。

每一代GPU都變得更快，內存也更大。例如，單個NVIDIAGPU現在可以存儲整個AI模型。

VPU（例如IntelMovidius或Hailo-15）是針對AI應用的片上系統(SoC)處理器。VPU比GPU更小、更節能、更便宜，為系統設計人員和集成商提供了另一種機器視覺和邊緣AI計算能力的選擇。例如，Intel的MovidiusMyriadXVPU直接與CMOS圖像傳感器連接，對圖像進行預處理，通過預先訓練的神經網絡移動圖像，并輸出結果，同時功耗不到1W。

TPU是Google定制開發的專用集成電路(ASIC)，旨在加速機器學習應用。Google設計TPU是為了高速處理矩陣和矢量運算，從而加速AI框架上的應用，包括TensorFlow、PyTorch和JAX。

如何選擇合適的工業電腦？

尋找工業電腦始于應用分析。主要考慮因素包括計算能力、尺寸和應用環境。例如，如果涉及AI，PC可能需要GPU或VPU，而電信應用可能需要數據采集和通信組件，例如遠程I/O模塊。

在分析應用需求之后，客戶還必須考慮以下因素：

空間：

您為給定應用程序提供了多少空間？雖然空間可以作為系統性能的函數，但情況并非總是如此。尋找一臺在尺寸和性能之間取得平衡的工業電腦。

環境：

工業環境可能非常惡劣，設備會受到沖擊、高振動、灰塵、水或極端溫度的影響。您的工業電腦必須經過評級，以適應其部署環境。

成分：

考慮因素應包括專業軟件要求、處理能力、總內存、數據存儲、I/O選項、溫度范圍、電源可用性和物理尺寸需求。

定時：

您需要多快獲得工業電腦？某些組件可能供應有限，但通過與專家合作，您應該能夠找到滿足或超出要求的替代方案。

什么是NVIDIA的Jetson？我的應用程序需要它嗎？

許多高性能GPU足夠大，可以容納散熱器和風扇，以防止因功耗上升而導致過熱。例如，對于其RTX4090，NVIDIA列出的卡尺寸為304x137毫米（約12x5.4英寸）和三個插槽寬。較新的格式，如NVIDIA的Jetson平臺，可以以更小的外形尺寸完成一系列任務，功耗顯著降低。Jetson設備是一種緊湊、高性能的系統級模塊(SOM)，集成了GPU、CPU、內存、電源管理和高速接口。

Jetson設備為傳統計算平臺提供了高速、低功耗的替代方案。提供多種型號。下表顯示了所需的功率和AI性能，以TOPS（每秒萬億次[一萬億次]操作）、TFLOPS（每秒萬億次[一萬億次]浮點操作）或GFLOPS（每秒千兆次[十億次]浮點操作）為單位。

Jetson設備提供了完成AI推理等特定任務的強大手段，但需要特定的程序參數，而更大的GPU為每個單元建立了廣泛的應用程序，使其更加多樣化和通用。

工業電腦的發展如何推動自動化能力的發展？

過去幾年凸顯了工業自動化的重要性。疫情爆發時，機器人訂單數量猛增，創下新高。然而，可以（也應該）說，無論如何，自動化都具備增長的條件。無論是處理成熟的自動化應用（如汽車或制藥制造），還是處理增長領域（如物流或食品加工），工業自動化系統對公司的盈利比以往任何時候都更為重要。

隨著應用需求不斷發展和增長，企業必須找到跟上步伐的方法。這意味著工業自動化系統需要更快地發展，以提高產量、質量和效率，同時保持準確性和有效性。這需要的不僅僅是更快的相機。加速自動化系統需要額外的進步，例如更靈活的機器人、新穎的照明設計、創新的運動控制、先進的人工智能分析和更強大的工業電腦，這些都是大多數自動化系統的核心。