Ο σχεδιασμός μιας απλής συσκευής Internet of Things (IoT) που βασίζεται σε αισθητήρες δεν είναι δύσκολος, αλλά η κατασκευή μιας συσκευής IoT με δυνατότητες επεξεργασίας μηχανικής μάθησης αιχμής (ML) είναι ένα εντελώς διαφορετικό θέμα. Η αποκλειστική σειρά επεξεργαστών, οι πίνακες ανάπτυξης και το συνοδευτικό λογισμικό που λανσαρίστηκε από την NXP Semiconductors στοχεύουν στην επίλυση βασικών προκλήσεων στη λειτουργικότητα, την απόδοση και την ανάπτυξη, βοηθώντας στην ταχύτερη ανάπτυξη πολύπλοκων λειτουργιών τεχνητής νοημοσύνης (AI) σε βιομηχανικές εφαρμογές και εφαρμογές IoT.
Οι σχεδιαστές έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν λύσεις τεχνητής νοημοσύνης αιχμής που μπορούν να εκτελούν συμπέρασμα ML σε συσκευές χαμηλής κατανάλωσης χωρίς να βασίζονται σε πόρους cloud. Λειτουργίες όπως η ανίχνευση λέξεων αφύπνισης, η ανάλυση μοτίβων δεδομένων αισθητήρα και η βασική ανίχνευση αντικειμένων μπορούν συνήθως να αντιμετωπιστούν από ενεργειακά αποδοτικούς επεξεργαστές που εκτελούν μοντέλα ML (που έχουν κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας εργαλεία και πλαίσια βελτιστοποίησης μοντέλων). Ωστόσο, τα σημεία συμφόρησης προκύπτουν όταν προσπαθείτε να επεκτείνετε τους πόρους του επεξεργαστή για να χειριστείτε πιο περίπλοκα προβλήματα, ειδικά εκείνα που απαιτούν απόκριση σε πραγματικό χρόνο ή σχεδόν σε πραγματικό χρόνο.
Πώς οι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων επιταχύνουν σημαντικά την εξαγωγή συμπερασμάτων ML
Η NXP Semiconductors, με τους επεξεργαστές εφαρμογών της σειράς i.MX 93, μπορεί εύκολα να αντιμετωπίσει τις λειτουργικές προκλήσεις και τις προκλήσεις απόδοσης αυτών των αναδυόμενων σχεδίων τεχνητής νοημοσύνης σε πραγματικό χρόνο (Εικόνα 1).
Εικόνα 1: Ο επεξεργαστής εφαρμογών i.MX 93 ενσωματώνει πόρους επεξεργασίας, συστήματα ασφαλείας, μνήμη και μια πλήρη σειρά ρολογιών, χρονόμετρων, επιλογών σύνδεσης και διεπαφών, θέτοντας τα θεμέλια για τη σχεδίαση τεχνητής νοημοσύνης άκρης. (Πηγή εικόνας: NXP Semiconductors)
Αυτή η σειρά επεξεργαστών ενσωματώνει πλούσιες δυνατότητες, όπως πολυμέσα, αποθήκευση, διεπαφές και επιλογές σύνδεσης, και συνδυάζει εντυπωσιακούς πόρους επεξεργασίας:
Έως δύο πυρήνες επεξεργαστή εφαρμογών Arm Cortex-A55 υψηλής απόδοσης για εργασίες επεξεργασίας εφαρμογών που βασίζονται σε Linux
Πλατφόρμα Arm Cortex-M33 εξαιρετικά χαμηλής ισχύος για επεξεργασία ελέγχου σε πραγματικό χρόνο χαμηλής καθυστέρησης
Μια μονάδα νευρωνικής επεξεργασίας (NPU) microNPU Arm Ethos-U65 για αποτελεσματική εκτέλεση συμπερασμάτων ML
Το ενσωματωμένο EdgeLock Secure Enclave (ESE) του NXP παρέχει μια ρίζα εμπιστοσύνης για ασφαλή διαχείριση εκκίνησης και κλειδιού, κρυπτογράφηση σε πραγματικό χρόνο και άλλες λειτουργίες που απαιτούνται για την προστασία των εφαρμογών edge
Αξιοποιώντας τις δυνατότητες αυτών των επεξεργαστών, μεγάλες εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να αναλυθούν σε πολλαπλά εύκολα διαχειρίσιμα μέρη: οι NPU αναλαμβάνουν τις υπολογιστικές εργασίες αλγορίθμων πυκνού νευρωνικού δικτύου, μειώνοντας το φόρτο στους πυρήνες Cortex-A55 και αποφεύγοντας την προκατάληψη των πόρων κώδικα εφαρμογών που εκτελούνται. Ταυτόχρονα, ο πυρήνας Cortex-M33 συνεχίζει να εστιάζει στην επεξεργασία εργασιών χαμηλής καθυστέρησης, όπως η απόκτηση δεδομένων αισθητήρα ή ο έλεγχος διαδικασίας, ενώ το ενσωματωμένο ESE προστατεύει την ασφάλεια του συστήματος, τον κώδικα λογισμικού και τα κρίσιμα δεδομένα σε όλη τη διαδικασία. Τα παρακάτω θα εισαγάγουν τη δυνατότητα της NPU να εκφορτώνει συμπεράσματα μηχανικής μάθησης από τον πυρήνα Cortex-A55, που αποτελεί βασική υποστήριξη για την επίτευξη σχεδόν σε πραγματικό χρόνο απόκρισης εφαρμογών τεχνητής νοημοσύνης.
Πώς οι πίνακες και το λογισμικό ανάπτυξης υλικού επιταχύνουν την ανάπτυξη εφαρμογών
Αν και η λειτουργικότητα και η απόδοση του επεξεργαστή είναι ζωτικής σημασίας, η αποτελεσματική ανάπτυξη εφαρμογών τεχνητής νοημοσύνης αιχμής βασίζεται περισσότερο στην ικανότητα γρήγορης κατανόησης των χαρακτηριστικών του επεξεργαστή και γρήγορης δημιουργίας αποτελεσματικού λογισμικού. Η πλακέτα ανάπτυξης FRDM-IMX93 από την NXP (Εικόνα 2), σε συνδυασμό με τους συνοδευτικούς πόρους ανάπτυξης λογισμικού, μπορεί να παρέχει όλα όσα χρειάζεστε για να ξεκινήσετε τη δημιουργία εφαρμογών.