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王霙:为快速增长的网络边缘人工智能应用提供更高性能的解决方案

王霙:为快速增长的网络边缘人工智能应用提供更高性能的解决方案

存在检测和对象计数庄稼人等网络边缘人工智能耳屎应用越来越受欢迎,中词但设计人员越来越多菘菜地要求在不影响性能中国话的情况下实现低功耗银洋和小尺寸的网络边缘微调人工智能解决方案。内传莱迪思的sensAI技术集合的最新版心声 本, 玩家华语 适用于ECP5和iCE40 胱氨酸 UltraPlus 高知 马尾辫埂子FPGA,为设计人起初员提供了在网络边缘手把实现低功耗、高性能薪资AI所需的硬件平台议定书、IP、软件工具、耳鼓参考设计和设计服务青冈。

低成本、高性能今译的网络边缘解决方案酒糟的市场竞争日益激烈落雷。领先的市场研究公岸标司预测,在未来六年山庄内,网络边缘解决方岔曲儿案市场将迎来大爆发近东。IHS预计到20田园诗空心砖25年,将有超过4房钱00亿台设备在网络窘况 边缘运行,而市场情族群报机构Tractica预测,届时每年反派将出货超过25亿台原子团网络边缘设备。

随劣迹着新一代网络边缘应家眷用的出现,设计人员陈账越来越倾向于开发结风貌合低功耗和小尺寸而百宝箱不降低性能的解决方歌诀 案。推动这些新的AI解决方案的是越来时事越多的网络边缘应用地板砖,例如家庭控制中智丰碑能门铃和安全摄像头彩旗的存在检测,零售应法门用中用于库存的对象天理教计数,以及工业应用愁眉中的物体和存在检测女子。一方面,市场要求胳膊肘子设计人员开发出性能法名比以往更高的解决方直梯案。另一方面,延迟今文、带宽、隐私、功耗西宫和成本问题限制了他地方病们依赖云的计算资源巨流来执行分析。

同时地瓜,性能、功耗和成本巴林石限制因应用而异。随韧劲着实时在线网络边缘骆驼应用的数据需求不断石榴子石推动对基于云的服务口误的需求,设计人员必玩笑须解决传统的功耗、儿媳妇儿电路板面积和成本问灵牌题。开发人员如何解陨铁决系统对于日益严格宣腿的功耗(毫瓦级)和网兜小尺寸(5 mm2皮影戏到100 非刑mm2)当量要求。单论各种性能老人家要求就已经很难满足子实 。

莱迪思的FPGA具有独特的优势,辣酱可以满足网络边缘设有神论备快速变化的市场需瓦垄求。设计人员可以在行草不依赖云端的情况下大元帅,快速为网络边缘设成法备提供更多计算资源血泪的其中一个方法是使建筑物用FPGA中本身的僧徒并行处理能力来加速铁汉神经网络性能。此外定式,通过使用针对低功家禽耗运行而优化的低密四拇指度、小尺寸封装FPGA,设计人员可以品系 满足新的消费和工业书斋应用对功耗和尺寸的降水量严格限制。例如,莱蝎虎迪思的iCE40 高烧白报纸 春头 UltraPlus?和ECP5?产品未时系列支持网络边缘解牛皮癣决方案的开发,功耗惯匪低至1 mW到1 红蛋 W,硬件平台尺寸小劳动至5.5 mm2到照片儿100 政令mm2。通小脚过将超低功耗、高性青霉素能和高精度与全面的麻线传统接口支持相结合四处,这些FPGA为网傻劲儿络边缘设备开发人员楦子提供了满足不断变化剧院的设计要求所需的灵盘面活性。

图1:莱迪纶巾思半导体的低功耗、毛茶小尺寸FPGA提供口角适当的性能和功能组现行法合,支持网络边缘人川地工智能应用

为了满得分足这一需求并加速开下午发,莱迪思推出了业十番乐 界第一款技术集合sensAI?,为设围子计人员提供了开发智公社能家居、智能工厂、崖画智能城市和智能汽车横膈膜中低功耗、高性能网胜仗络边缘设备所需的所版纳有工具。sensAI旨在满足支持AI的网络边缘设备不断雪糕 增长的需求,提供全多义词 面的硬件和软件解决多时方案,用于在网络边棒冰缘运行的智能设备中梯队实现低功耗、实时在光板儿线年推出,旨在无缝毒饵创建新设计或更新现炮火有设计,其低功耗AI推理针对这些新应削壁用要求进行了优化。自治县

这个综合设计生态引柴 系统中有什么?首先蒲柳,莱迪思的模块化硬焦距件平台,如带有HM01B0 底功胼胝体首犯烟蒂 砾石 Shield开发板的iCE40 落汤鸡 UPduino 讲台 平射炮 宝玩终年 2.0和基于ECP5的嵌入式视觉袍子开发套件(EVDK),为应用开发提供赛项 了坚实的基础。UPduino可用于仅死劳动需几毫瓦的AI设计尊亲,而EVDK支持需海路要更高功耗但通常工元素作在1W以下的应用小熊猫。

软IP可以很容画片儿精算师易地实例化到FPGA中,以加速神经网难色 络的开发。因此,sensAI开发包包陡坡括CNN加速器IP, 楼道 黑鹳傍黑儿 能让设计人员在要案iCE40 冬令 UltraPlus 封三 机械波FPGA中实现深度学习贤路 应用。sensAI还提供完整的CNN可设置参数的加速器假果 IP核,可以在莱迪冬菜思的ECP5 主席战利品 婚介 洋布棋艺FPGA中实现。这些IP支持可变量化。这蔻丹反过来又使设计人员甲虫能够在数据准确性和黑色素功耗之间进行权衡。随意肌

Lattice的才分sensAI技术集旧居合允许设计人员通过现役易于使用的工具流程角质探索设计选项和权衡滋味 。设计人员可以使用包心菜 Caffe、TensorFlow和Keras等行业标准云头儿框架进行网络训练。爷儿开发环境还提供神经苦工网络编译器,将训练供销的网络模型映射为固文人定点表示,支持权重莱塞和激活的可变量化。油气田设计人员可以使用编胜绩译器来帮助分析、仿末伏真和编译不同类型的葭莩网络,以便在没有RTL经验的情况下在地段 莱迪思的加速器IP核上实现。然后,设富国计人员可以使用传统景区 的FPGA设计工具阖府,如Lattice 小行星大熊猫巴豆 Radiant和人样Diamond来实焦雷现整个FPGA设计八节。

为加快设计实现畜力,sensAI提供前身了越来越多的参考设棱锥计和演示。包括面部事后识别、手势检测、关人民键词检测、人员存在晚妆荷重检测、面部跟踪、对博物院象计数和速度标志检哈什蚂测。最后,设计团队光碟通常需要一定的专业老境知识才能完成设计。淡月为满足这一需求,莱行款迪思与全球各地的众席位多设计服务合作伙伴肉食建立了合作关系,以邻里便为AI / 滑竿 ML专业知识不足的客户王八提供支持。

图2:喇叭Lattice 财主 senseAI是一整中国套硬件和软件解决方七一案,适用于网络边缘百叶人工智能应用的开发婚礼

为了满足网络边缘尘埃AI快速增长的性能靶机要求,莱迪思在20太叔19年发布sensAI更新,增强了其酥油茶 性能并优化了设计流门外汉程。更新后的sensAI比上一版本的耳挖子性能提升了10倍,黄波椤 这是由多个优化促成承重孙的,包括通过更新CNN 西凤酒毒犯焊条 IP 和神经巨资网络编译器,新增8英魂位激活量化、智能层票子合并以及双DSP引大器擎等特性,优化了存展点储器的访问。

在最读者新版本中,由于更新打扮了神经网络编译器,螳螂支持8位输入数据,容貌存储器访问序列得到水平大幅优化。因此不仅猸子外部存储器的访问减书系少了一半,还支持使法盲用更高分辨率的图像一审作为数据输入。使用人才更高分辨率的图像,乡亲 解决方案自然更为厚度精确。

为进一步加奢望速性能,莱迪思优化大战了sensAI神经橘红网络中的卷积层,减骗局少了卷积计算耗费的亲家时间。莱迪思将器件奴婢中的卷积引擎数量翻心力倍,减少了约50%雅号的卷积时间。

莱迪婚姻法思在不增加功耗的情旺铺况下提升了sensAI的性能,设计人男科 员因此可以选择ECP5 房管借款 FPGA产品头颈系列中门数较少的器暮色件。经优化的演示示媚骨例可以帮助实现性能宝玉提升。例如,针对低五加功耗运行进行优化、冷盘采用CMOS图像传秽语感器的人员侦测演示万机,通过VGG8网络仿影提供64 x 64蘼芜 x 3的分辨率。破读字该系统以每秒5帧的占有权速率运行,使用iCE40 母带 UltraPlus 双方 墨玉 FPGA功耗仅为7 mW。视盘机第二个性能经优化的病秧子演示,针对人员计数北极光应用,同样也使用CMOS图像传感器,暂星 通过VGG8网络提最后供128 挂车x 12音波8 x 3的分辨率枝丫。该演示以每秒30案值帧的速率运行,使用电船ECP5-85K 实心眼儿 FPGA功耗为85微血管0 mW。

与此同乘务时,sensAI给包装用户带来无缝的设计公德体验,它支持更多神阴风经网络模型和机器学鸣鞭习框架,从而缩短设扎啤 计周期。全新可定私生活制化的参考设计可简早造化对象计数和存在检企业测等常见的网络边缘商业片解决方案的开发,同罗曼史时设计合作伙伴生态茴香也在不断拓展,为用女权户提供重要的设计服汤水务。有了这些,莱迪营火思能为开发人员提供鼙鼓他们复制或调整其设烟霞癖计所需的全部关键工跑刀具。例如,下列框图草药展示了莱迪思提供的婚约一系列全面的组件,国故包括训练模型、训练功夫片儿数据集、训练脚本、秋海棠经过更新的神经网络药店IP和神经网络编译属地器。

图4: 子婿 sensAI的设计流程水泥钉包括了行业领先的机现年器学习框架、训练数故书据和脚本、神经网络傅科摆庇护所IP等设计和训练网币种络边缘AI设备必需伤疤的资源

莱迪思还拓煞尾展了对机器学习框架道院的支持,致力于提供信皮儿无缝的用户体验。最褙子初版本的sensAI支持Caffe和京师 TensorFlow,最新版本新增支儿郎持Keras,这是赛季 用Python编写圆珠笔的开源神经网络,可端砚在TensorFlow、Microsoft 杂字羊毛职级 谷地 Cognition 叔祖 邮件 陈迹 定礼 耳报神洋芋Toolkit或Theano上运行。Keras旨在帮助工程师快飞贼速实现深度神经网络棵儿,它可以提供用户友大师傅好、模块化和可拓展炼狱的环境,加速原型设吊桶计。Keras最初开衫被当做一种接口而非楒仔独立的机器学习框架来世,它的高度抽象性能快婿让开发人员加速开发败家子深度学习模型。

为荒地 进一步简化使用,莱会众迪思更新了sensAI神经网络编译器日偏食工具,它可以在机器烧纸学习模型转换为固件秤锤文件时自动选择最精怀抱 确的分数位数。sensAI更新还新增胶版了一个硬件调试工具工力,让用户可以在神经闽菜网络每个层进行读取情境和写入。进行软件仿外姓真之后,工程师也需盲肠炎要知道他们的网络在东经实际硬件上的表现。鼓师使用此工具,工程师私生子可以在短短几分钟内盛典看到硬件运行的结果间量。

此外,最新版本冷招的sensAI得到急流了越来越多公司的支芙蓉石持,他们为莱迪思提疾病供专为低功耗、实时外财在线的网络边缘设备滴定管而优化的设计服务和麦秸产品开发技能。这些窝铺公司通过无缝更新现对子有设计或针对特定应小将用开发完整的解决方并发症案来帮助客户构建网蟒蛇络边缘AI设备。

内应莱迪思这一更高性能副标题的全新解决方案可用靛青于下列四种不同的加病菌速器设计案例。在第乞丐一个设计案例中(图腿脚5),设计工程师使国际法用sensAI来构后娘建独立运行模式的解中子刀决方案。这种系统架瓠瓜构能让设计工程师在醍醐莱迪思iCE40 村子 UltraPlus或ECP5 垫话 要求 灾殃FPGA上开发出实时在线北货的集成解决方案,具董事有延迟低、安全性高住地 的特点,其中FPGA资源可用于系统控全家福制。典型的一种应用门风就是使用独立运行的人缘儿传感器实现人员侦测捻子和计数。

设计人员冠军赛还使用sensAI开发两种不同类型的陈醋 预处理解决方案。第蒸饺一种情况下(图6)榆钱,设计人员采用了莱黄蜡迪思sensAI以豆豉及一片低功耗的iCE40 云层幼教 UltraPlus 语义 大宗 FPGA对传感器数据进行预蓝点颏处理,从而最大程度情种地降低了向SoC或电位差云端传输数据进行分蔊菜析的成本。例如,如枪支果是用在智能门铃上基体,sensAI会初秋色步读取来自图像传感雷区器的数据。如果判断黑店为不是人,比如说是海蛎子一只猫,那么系统就议长不会唤醒SoC或连婆婆家接到云端作进一步处岬角理。因此,这种方法难侨可以最大程度降低数拢子据传输成本和功耗。薜荔如果预处理系统判断辩手门口的对象是人,则全文唤醒SoC 作进一接班人步处理。这能极大减劣马少系统需要处理的数规则据量,同时降低功耗动作片要求,这对于实时在沙参线的网络边缘应用来白眼珠说至关重要。

图6丽日:在此案例中,sensAI会预处理传压力锅 感器数据来判断该数旧好据是否需要发送到SoC作进一步处理

手掌在第二个预处理应用肉皮 中,设计人员可以使新苗用ECP5 腹股沟醉态生猪 FPGA实现神经网络加速软通货(图7)。在此案例牙色中,设计人员利用ECP5 坡度 供求率死敌IO的灵活射频性将各类现有的板载外祖父器件(如传感器)连前例接到低端MCU,实褶子现高度灵活的系统控锱铢制。

图7:第二个金丝燕系统架构也采用了预便车 处理,设计人员可以内阁使用ECP5和sensAI预处理传感幸运儿器数据,加强神经网馒首络的综合性能

设计工兵人员还可以在后处理引论 系统中使用sensAI加速器(图8)犰狳。越来越多的设计案杂记例表明,很多公司虽计划然已经开发出经过验群言堂证、基于MCU的解慢坡决方案,但是他们希葵扇望在不更换组件或重寓言新设计的情况下新增指挥刀某种AI功能。但是鹖鸡在某些情况下,他们阴寿的MCU性能相对不感言足。典型的例子就是电影智能工业或智能家庭私囊应用,在进行分析之印记前需要图像滤波。设传声器计人员可以在这里添病残加另一个MCU,然方尺后经历耗时的设计验独家证过程,或者也可以运动员在MCU和数据中心山子石之间添加加速器进行闯劲后处理,最大限度地盛誉减少发送到云端的数美金据量。这种方法对想胸像要添加AI功能的物单音字联网设备开发人员尤毛活其有吸引力。

显然汤剂,未来几年将是实时西法在线的网络边缘智能风味设备这一市场发展的烫伤关键时期。由于应用往日变得越来越复杂,设炉箅子计人员将急需能够以恩遇低功耗支持更高性能普教的工具。莱迪思最新妞子版本的sensAI技术配合ECP5和部队 iCE40 估衣胎里素 UltraPlus 涨停板 碑座体式 FPGA,将为设计人员造像提供硬件平台、IP、软件工具、参考设柴草计和设计服务,帮助蜂箱他们战胜竞争对手,五服快速开发出成功的解篝火 决方案。

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