智能拐杖更好地协助盲人“看见”吗？

目前全球230 个国家人口总数为75.84亿人，其中约有3亿人视力严重衰弱或完全看不见。这些人需要盲人拐杖、导盲犬以及家人辅助，才能维持正常的生活，出门行走仍有诸多不便。来自土耳其的青年创新者Kürşat Ceylan对此深有感触，他是一个盲人，曾经应邀去纽约出席联合国的一次残疾人权益大会并做演讲发言。会后他自己拉着行李，凭着GPS、智能手机和导盲拐杖去酒店，手忙脚乱中不幸碰到一个电线杆上，额头上留下了一个伤疤。拿着拐杖在大街上行走，虽然可以检测到地面上的障碍物，但却无法检测到像电线杆、树木和公交站牌这些比较高的障碍物。

如果拐杖能够检测到高及额头的障碍物就好了，为此他和两个合作伙伴一起开发出来WEWALK智能拐杖。这种智能的IoT设备一端直接接到传统的导盲杖上，另一端是把手。它可以为用户提供地图导航、障碍物检测报警、LED灯安全警示、语音助理和麦克风扬声器等便利功能。Kürşat Ceylan希望WEWALK不但能够为盲人引路，更能鼓励他们积极走出家门参与更多商业和社交活动，享受跟正常人一样的生活乐趣。

智能拐杖功能特性

这种智能拐杖内置超声波传感器，可以感应到160cm高的障碍物，还带有震动和声音报警装置，可通过蓝牙与智能手机连接。借助一个专门的手机App，用户可以在智能拐杖的触控面板上左右滑动，进行功能设置，比如语音助手、“我在那里”等。还可以与Google Maps连接进行导航，其电池续航可达5小时，目前支持的语言包括英语、土耳其语、阿拉伯语和葡萄牙语。

还不知道WEWALK拐杖采用什么微处理器作为其计算处理主控芯片，但笔者猜测可能是Arm Cortex-M内核的微处理器。现在量产商用的Cortex-M处理器仅能提供有限的振动检测、传感器融合及关键字检测等功能，要想达到盲人导航所需要的要求，就需要处理器具有物体检测和异常检测功能，最好还有语音识别、手势检测，甚至人体体征认知等AI功能。

Arm最新计算与AI组合

据Arm医疗创新团队称，WEWALK所采用的超声波感应定位技术还有很多局限，比如感应范围小、精确度不高，所需要的感应、处理及电源管理等功能会导致最终设计体积较达，功耗也比较高。一种更好的替代方案是采用360度摄像头来实现具有AI功能的感应及计算处理，但这就要求具有更强AI功能的微处理器支持。

Arm最新发布的Cortex-M55处理器与Arm Ethos-U55微神经网络处理器(NPU)配合起来，也许可以让智能拐杖更加智能，协助盲人更好地“看见”周边环境。这个计算与AI的组合特别适合IoT领域新的AI应用场景，包括盲人拐杖检测障碍物、人机交互的语音或手势识别，以及高速运输车辆的预测性故障感应系统等。

这种新的处理器可以让开发者采用摄像头AI视觉，再加上无线通信和导航功能，不但可以满足智能拐杖的导引功能，而且功耗也比较低，可以保证电池达到持续一天的续航能力。此外，即便不能联网，其本地AI推理和处理能力也足够支持智能拐杖的正常使用，成为盲人用户的“眼睛”。

终端AI赋能更多AIoT创新应用

到2050年全球人口预计将增长到96亿，人口老龄化和城市化对智慧城市、医疗保健和公共交通带来了巨大的挑战。物联网和AI将是应对这些挑战的有力技术手段，也将为各种传统领域带来创新和赋能，比如辅助残疾人恢复正常生活、人体体征和健康监测、远程诊疗、医院和工厂的人机交互、城市交通设施的预防性故障监测防护等。

随着IoT、AI和5G的发展相互交织，AI功能从云端逐渐往边缘和终端扩展。终端智能意味着体积更小、成本和功耗更低的终端设备会愈来愈智能、功能也愈来愈强，同时因为对云端与网络的依赖较小，也将具备更高的隐私性与可靠度。

对于嵌入式物联网终端，微处理器的AI推理性能和功耗是两个尤其重要的衡量指标。Cortex-M55是Arm迄今为止AI能力最强的Cortex-M处理器，也是首款基于Armv8.1-M架构、内建Arm Helium向量处理技术的处理器。与现有的Cortex-M处理器相比，Cortex-M55的ML性能最高可提升15倍，而DSP性能也可提升5倍，且具备更佳的能耗比。

此外，Arm开放了Custom Instructions (Arm自定义指令集)，开发者可对特定工作负载进行优化，扩展Cortex-M55处理器的功能特性。

对于需求更高的ML系统，可将Cortex-M55与Ethos-U55搭配，组合性能比现有Cortex-M处理器提升480倍，因为Ethos-U55具有高度的可配置性，能够加速小尺寸嵌入式物联网设备的ML推理能力，其先进的压缩技术可以显著节省电力并缩小ML模型尺寸，从而可以运行原来只能在较大型系统上执行的神经网络运算。

在开发工具方面，Arm针对传统DSP与ML等工作负载，有了一致的开发流程。同时从TensorFlow Lite Micro开始，针对先进机器学习框架进行特定的整合与优化，确保开发人员能够在任何一种Cortex-M与Ethos-U55的配置上获取最佳性能。

结语

技术为应用服务，新的应用造就新的市场主导者，这是科技行业和市场发展早已验证的“规律”。智能拐杖只是新兴的AI+IoT技术服务于传统应用的一个案例，还有更多传统应用等待着具有创新思维和创新技术的个人、组织和企业去挖掘。

再先进的技术和强大的公司，如果只关注自己主导的市场和应用领域，也会错过新的机会。在PC市场过于强大的Intel错失了智能手机，而主导智能手机的Arm在AI方面至今还没有什么建树。物联网在各种新兴领域的创新需要嵌入式微处理器具有更强的AI功能，边缘计算和终端智能的普及又创造了一个新的机会。基于RISC-V的处理器虽然很适合IoT应用，但在AI性能方面还没有哪家公司特别强。Arm适时推出Cortex-M55与Ethos-U55的组合正好可以迎合这一新的需求，能否把握好机会就看Arm怎么围绕这一最佳组合构建生态了。