用于医疗技术的支持人工智能的计算机模块（COM）

AI-enabled COMs for medical technology

在医疗技术中，人工智能支持健康专业人员并提高诊断准确性。由于人工智能算法必须实时处理大量数据，因此需要诸如 conga-TC700 计算机模块（COM）等高性能计算解决方案。这些 COM 由英特尔酷睿 Ultra 处理器提供动力，该处理器在单个芯片上独特地集成了 CPU、GPU 和 NPU。

医疗设备制造商一直处于创新和技术进步的前沿。早在广泛被普遍接受之前，许多制造商已经采用并利用人工智能系统数十年。

随着越来越强大的硬件组件的可用性和先进算法的发展，设备制造商在 20 世纪 90 年代能够使用人工智能方法显著改善医疗成像和数据分析。

21 世纪初机器学习的出现导致了更复杂的图像分析和放射学等领域高性能计算系统的发展。自 2010 年代以来，设备制造商在图像处理和大数据分析方面取得了进一步的进展。

congatec 的模块化概念特别适用于各种可以受益于人工智能集成的医疗设备，包括高性能成像设备如 MRI 和 CT 扫描仪，以及更紧凑的设备如超声、X 射线、内窥镜设备和乳腺 X 光筛查设备。

一种用于磁共振成像（MRI）的创新人工智能算法现在能够在不到一分钟内完成扫描，大大减少了患者在扫描仪中的时间。这种先进的扫描过程，称为上采样或超采样，需要的图像比传统方法少。预先训练的人工智能将少量的单个图像内插到高分辨率的整体图像中。此外，人工智能可以独立并准确地锐化图像中的模糊区域。

人工智能也被集成到内窥镜设备中，例如提醒医生在检查期间可能错过的病变，并将他们的注意力引导到特定的关注区域。高性能推理对于确保实时发生这种情况以及训练有素的模型快速执行至关重要。基于人工智能的内窥镜设备为医生提供了一个强大的工具，以实现更准确的临床结果和提供更好的患者护理。

历史上，医疗设备要么需要专用的 GPGPU 计算加速器（通常通过经典的 PCIe 插槽集成，相对较大且耗电），要么需要为 M.2 插槽设计的较小的人工智能加速器卡来实现必要的人工智能性能。

如今，越来越多的处理器制造商正在调整其芯片组合以满足人工智能的需求。通过将人工智能功能直接集成到他们的产品中，许多医疗应用现在可以更轻松、更快地实现，并且总体拥有成本更低，无需额外的加速器卡。

第一代英特尔酷睿 Ultra 处理器就是这种趋势的例证。这些处理器在单个芯片上独特地结合了 CPU、特别强大的 GPU（图形处理单元）和首次出现的 NPU（神经处理单元）。具有高计算能力需求的人工智能应用可以利用 CPU、GPU 和 NPU 的组合能力，而需要高能源效率和每瓦高性能的人工智能模型可以仅在 NPU 上进行优化运行。

新的 NPU 在 Meteor Lake 处理器中执行机器学习算法和人工智能推理，能源效率比标准 x86 指令集高约 20 倍。对于图像分类任务，应用程序可以将图形单元用作通用 GPU（GPGPU），实现与离散图形单元相当的性能水平。这导致图形或 GPGPU 处理速度快 1.9 倍，实现更详细、有意义和沉浸式的用户体验。

这些新的人工智能功能可以使用标准化的计算机模块轻松实现，特别是 COM Express，无需开发人员修改现有设计。

这正是 COM 在医疗技术等行业中受欢迎的原因。随着人工智能及其应用的不断发展，COM 和载体板解决方案的灵活性允许开发人员以最小的集成努力和软件修改来使其产品适应新的计算要求。他们只需要遵循两个简单的步骤：拔掉旧模块，插入新模块，完成！

其中一个适用于要求苛刻的边缘人工智能工作负载的计算机模块是 conga-TC700。这个 COM Express Type 6 Compact 模块，由英特尔酷睿 Ultra 处理器（代号为 Meteor Lake）提供动力，集成了前面讨论的应用所需的所有必要的人工智能功能。

conga-TC700 特别适用于垂直医疗市场及其应用，因为它具有十年的长使用寿命，并且基于开放的 COM Express 标准轻松升级应用程序。它能够进行强大的实时计算，并为各种医疗应用提供高性能的人工智能功能，包括手术机器人、诊断系统和放射科医生的高分辨率诊断工作站。后者可以自动识别关键发现，为医疗专业人员提供有价值的支持。

除了英特尔酷睿 Ultra 平台的新边缘人工智能功能外，英特尔还提供了英特尔 Geti 软件框架。这个综合平台有助于创建强大的计算机视觉模型。开发人员受益于从云中的机器学习到 AI 加速边缘设备的统一生态系统。

congatec 的 COM 生态系统通过英特尔的开源软件工具包 OpenVINO 进一步增强。该工具允许将预先开发的、通常是硬件特定的人工智能模型优化并转移到客户的平台，无论它们是在哪里创建的。OpenVINO 还可以管理工作负载分配，智能地决定哪些任务应由 CPU、GPU 或 NPU 处理以实现最大效率。

congatec 提供广泛的生态系统和设计服务，以简化和加速应用程序开发。提供的服务包括评估、生产和应用就绪的载体板，以及定制的主动和被动冷却解决方案。congatec 还提供广泛的应用开发服务，包括广泛的文档、培训、信号完整性测量、针对客户特定系统设计的冲击和振动测试、温度筛选和高速信号合规性测试。

结论：

人工智能在医疗技术中一直是一个长期的焦点，早于在其他工业市场的采用。事实上，人工智能甚至被吹捧为医疗设备的新操作系统。半导体技术的最新进展已经产生了具有极高计算和图形性能的微处理器。具有集成的 NPU 单元，它们能够实现更快、更准确的诊断，同时比前代产品消耗更少的能量。当通过计算机模块实现时，当今支持人工智能的医疗设备具有高度的前瞻性，通过简单地更换模块就可以轻松集成即将到来的技术。