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低功耗FPGA让传感器“耍小聪明”
wangying | 2018-05-23 21:28:56    阅读:6124   发布文章
       网络边缘计算革命蓄势待发,不过,只有具备AI系统专长的开发人员方可驾轻就熟。随着用户寻求更高级别的智能,对于靠近IoT(物联网)数据源的低功耗推理的需求将与日俱增。这些传感器端尤其是超低功耗的传感器端如何实现人工智能?

       近日,莱迪思半导体公司推出了超低功耗 Lattice SensAI。公司亚太区资深事业发展经理陈英仁先生称其低功耗FPGA将与MCU(微控制器)竞争,主攻低功耗、对计算精度要求不是那么高、低成本、小尺寸的嵌入式AI市场。

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          哪些场景需要传感器“耍小聪明”?
       如果说控制是rule driven(规则驱动),那么AI是data driven(数据驱动)的。众所周知,AI主要做训练和推理。云端做训练较多,莱迪思定位的传感器端AI只做推理,“这些毫瓦级功耗FPGA将为机器学习推理在大众市场物联网应用中实现快速部署创造机遇。”
       就像做寿司的师傅的手指运动,许多命令无需传到大脑,就是有经验的习惯动作。同样,有些推理无需传到云端或用复杂的计算芯片,例如人在室内静止不动,智能照明系统有可能没有发现人而自动关闭,如果有低功耗的人脸感知就不会发生这种事了。智能门锁通常用红外感测,人走近密码小门打开,但狗或动物走近,也会打开,人脸检测能感测到人走近,密码箱门才会打开。超市可以用人脸统计人流或识别性别,以推送广告。再有,智能音箱通常是联网的,有时为了隐私安全,也希望一些音乐存在音箱里,在线下就能控制和听音乐。有时近似的声音听不了,例如它知道“你好”,有时叫“李浩”,也会有反应,就要教给它一些小智慧。工厂中的马达声音异常,上传到云端来不及,传感器端就可立即做出应急反应。
            Lattice sensAI是什么?
       Lattice sensAI是一种结合模块化硬件套件、神经网络IP核、软件工具、参考设计和定制化设计服务的完整技术集合,旨在促进机器学习推理的大众市场 IoT应用。如下图,sensAI的核心主要是倒数第二的“IP核”和第三行的“软件工具”。

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     Lattice sensAI提供经优化的解决方案,具有超低功耗(低于 1 mW~1 W)、封装尺寸小(5.5~100 mm2)、接口灵活(诸如MIPI® CSI-2、LVDS、GigE 等)和批量价格低(约 1-10 美元)等优势,可加速实现更接近数据源的网络边缘计算。

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      Lattice sensAI首次全面解决了对灵活、低成本、超低功耗的 AI 半导体解决方案的需求,这些方案可快速部署至各类新兴市场和大众市场 IoT 应用。如下图,主要面对的竞争是MCU。与MCU相比,Lattice sensAI的优势是灵活支持各类传统接口,且功耗极低,只有毫瓦级。

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      适用于解决网络边缘的计算问题,Lattice sensAI包括:
• 模块化硬件平台—— 基于 ECP5™器件的视频接口平台(VIP),包括嵌入式视觉开发套件和基于 iCE40 UltraPlus™器件的移动开发平台(MDP); 
• IP核——卷积神经网络(CNN)加速器和二值神经网络(BNN)加速器;
• 软件工具——从 Caffe/TensorFlow到 FPGA的神经网络编译器工具、Lattice Radiant™ 设计软件和 Lattice Diamond设计软件;
• 参考设计——人脸检测、关键词检测、对象计数、面部跟踪和速度标志牌检测; 
• 设计服务——设计服务合作伙伴的生态系统为大众市场应用提供定制解决方案,包括智能家居、智慧城市和智能工厂。
            小结
     Lattice sensAI提供灵活、超低功耗、小尺寸和批量价格低的网络边缘优化解决方案。莱迪思的超低功耗FPGA由广泛的硬件平台、软IP、设计工具、参考设计和第三方专家提供支持,是传感器端AI的可靠、快捷的途径。


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