網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算加速機(jī)器學(xué)習(xí)及推理

作者/Dirk Seidel 萊迪思高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理

隨著制造商采用工業(yè)4.0技術(shù)框架模型，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)工業(yè)市場(chǎng)越來(lái)越有吸引力。在當(dāng)今這個(gè)時(shí)代，制造商通過(guò)整合高級(jí)機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）來(lái)提高組織和生產(chǎn)績(jī)效。在“智能工廠”這個(gè)概念的推動(dòng)下，工業(yè)4.0將引入信息物理系統(tǒng)（CPS）來(lái)監(jiān)控智能工廠的物理進(jìn)程并做出分散化的決策。這種模式將通過(guò)納入諸如大數(shù)據(jù)和分析、IT和物聯(lián)網(wǎng)融合、機(jī)器人技術(shù)的最新進(jìn)展以及數(shù)字供應(yīng)鏈的發(fā)展等概念，推動(dòng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。最后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人機(jī)交互，這些物理系統(tǒng)將成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的一部分。

網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算，即在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行“機(jī)器學(xué)習(xí)推理”的能力（智能城市、智能工廠、智能汽車(chē)等），可最大限度地減少?zèng)Q策和分析的延遲，相比通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析，亦可減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，增強(qiáng)用戶(hù)隱私（因?yàn)閿?shù)據(jù)停留在本地設(shè)備上），并可在無(wú)網(wǎng)絡(luò)連接的情況下進(jìn)行“推理”。盡管機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)已存在幾十年，得益于計(jì)算能力的發(fā)展和成本降低，以及獲得可用于“訓(xùn)練”的海量數(shù)據(jù)（如數(shù)字圖像、視頻、音頻等），近年來(lái)它才開(kāi)始表現(xiàn)出比傳統(tǒng)算法更好的結(jié)果，使我們能夠構(gòu)建更復(fù)雜，更深層次的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）。

由于其并行處理架構(gòu)，萊迪思FPGA非常適合網(wǎng)絡(luò)邊緣“推理”應(yīng)用，能夠以最低1瓦的功耗實(shí)現(xiàn)最高的每秒運(yùn)算（OPS）（與CPU和GPU相比）。使用FPGA提供的并行處理架構(gòu)可顯著加速CNN處理。此外，由于我們還處于機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展的早期階段，所以每天都有不斷改良的CNN架構(gòu)正在研究和發(fā)布。因此，在全新的CNN架構(gòu)和技術(shù)確定前，靈活和可編程的硬件架構(gòu)（諸如FPGA所提供的架構(gòu)）可助力實(shí)現(xiàn)輕松升級(jí)。

對(duì)于那些希望快速開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，萊迪思為嵌入式視覺(jué)解決方案提供了一個(gè)易于使用的快速原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)。嵌入式視覺(jué)開(kāi)發(fā)套件是一個(gè)包含三塊開(kāi)發(fā)板的模塊化平臺(tái)，包括CrossLink VIP輸入橋接板、ECP5 VIP處理器板和HDMI VIP輸出橋接板。

·CrossLink VIP輸入橋接板具有2個(gè)MIPI CSI-2接口，可連接至2個(gè)Sony IMX HD攝像頭傳感器。

·ECP5 VIP處理器板配有ECP5 FPGA，專(zhuān)門(mén)優(yōu)化用于支持預(yù)處理和后處理。處理器板還通過(guò)NanoVestor連接器和與HelionVision合作的高清圖像信號(hào)處理（ISP）IP支持外部圖像傳感器視頻輸入。

·基于Sil1136 IC，HDMI VIP輸出板可連接標(biāo)準(zhǔn)的HDMI顯示器。

三塊開(kāi)發(fā)板組成的套件可為機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、ADAS、智能監(jiān)控和AV / VR系統(tǒng)等應(yīng)用提供所需的設(shè)計(jì)靈活性和低功耗。