Autor: Rolf Horn – Applications Engineer, DigiKey Electronics
La inteligencia artificial (IA) está revolucionando varios sectores al proporcionar soluciones transformadoras que mejoran significativamente la eficiencia, la precisión y la capacidad de tomar decisiones informadas. En este contexto, el concepto de IA en los bordes -procesamiento de algoritmos de IA en dispositivos situados en los bordes de una red- ha surgido como un enfoque revolucionario. Permite el procesamiento de datos en tiempo real, la reducción de la latencia, la mejora de la privacidad de los datos y la autonomía en la toma de decisiones, especialmente críticas en sectores como la atención médica, la robótica y la automatización industrial.
iWave, empresa pionera en ingeniería de sistemas embebidos, está a la vanguardia de esta revolución, ofreciendo plataformas embebidas diseñadas para ampliar los límites de la inteligencia artificial en los bordes. Estas plataformas están diseñadas específicamente para aplicaciones que requieren computación de alto rendimiento y sofisticadas capacidades de IA/ML, como el procesamiento de medios, la robótica y la informática visual.
Presentación de iW-RainboW-G58M: la nueva generación de FPGA con inteligencia artificial
En un avance significativo para el mercado de sistemas embebidos, iWave se complace en presentar el Sistema en módulo (SoM) iW-RainboW-G58M (Figura 1), impulsado por la FPGA Intel Agilex™ 5. Se trata del primer FPGA con funciones de inteligencia artificial integradas directamente en su estructura, lo que marca una nueva era en la tecnología FPGA. El iW-RainboW-G58M se ha diseñado meticulosamente para aplicaciones que exigen un alto rendimiento, un procesamiento de baja latencia y una implementación lógica personalizada con compatibilidad AI/ML integrada, lo que lo convierte en la opción ideal para sectores como el de la imagen médica, la robótica y la automatización industrial.
Figura 1. El SoM iWave iW-RainboW-G58M, impulsado por la FPGA Intel Agilex 5, que es la primera FPGA con capacidades de IA directamente integradas. (Fuente de la imagen: iWave)
El SoM iW-RainboW-G58M es compacto, mide solo 60 mm x 70 mm y, sin embargo, está repleto de potentes características. Es compatible con la familia FPGA Intel Agilex™ 5 y SoC E-Serie en el encapsulado B32A, disponible en dos variantes de dispositivo distintas para satisfacer una amplia gama de necesidades de aplicación:
- Grupo A: SoC FPGA A5E 065A/052A/043A/028A/013A – Estas variantes ofrecen un mayor rendimiento y son adecuadas para aplicaciones que requieren capacidades de procesamiento más complejas.
- Grupo B: SoC FPGA A5E 065B/052B/043B/028B/013B/008B – Estas variantes proporcionan soluciones rentables para tareas menos exigentes, garantizando flexibilidad en el diseño y la implementación.
La combinación de estas opciones permite a los desarrolladores seleccionar la variante de FPGA más adecuada para su aplicación específica, equilibrando rendimiento, consumo de energía y costo.
Aprovechamiento de todo el potencial de las FPGA Intel Agilex™ 5 para IA en los bordes
Las FPGA y SoC Agilex™ 5 de Intel representan un importante salto adelante en la tecnología FPGA, especialmente en el contexto de las aplicaciones de IA y aprendizaje automático en la periferia. La serie Agilex™ 5 se basa en el legado de Intel de FPGAs optimizadas para IA, introduciendo el primer bloque tensor de IA del sector en una FPGA de gama media. Este bloque se ha diseñado específicamente para acelerar las cargas de trabajo de IA, lo que convierte a estas FPGA en la solución perfecta para aplicaciones de IA de vanguardia en las que el procesamiento en tiempo real y la toma de decisiones son fundamentales.
Una característica clave de la FPGA Agilex™ 5 es su sistema de procesador de aplicaciones asimétrico, que incluye núcleos duales Arm Cortex-A76 y núcleos duales Cortex-A55. Esta configuración permite a la FPGA ofrecer una potencia de procesamiento excepcional al tiempo que optimiza la eficiencia energética, un factor crucial en entornos de computación periférica donde el consumo de energía debe reducirse al mínimo sin comprometer el rendimiento.
La FPGA Agilex™ 5 también incluye capacidades mejoradas del procesador de señal digital (DSP), integradas con un bloque tensor IA. Esta combinación permite a la FPGA gestionar tareas complejas de IA, como la inferencia de aprendizaje profundo, el procesamiento de imágenes y el análisis predictivo, con mayor eficiencia y precisión. Además, las avanzadas características de conectividad de la FPGA, incluidos los transceptores GTS de alta velocidad que admiten velocidades de datos de hasta 28.1 Gbps, PCI Express* (PCIe*) 4.0 × 8 y salidas para DisplayPort y HDMI, la convierten en una solución versátil para una amplia gama de aplicaciones.
Amplio ecosistema de software de IA/ML: aceleración del desarrollo
El SoM iW-RainboW-G58M se complementa con un completo ecosistema de software que acelera significativamente el desarrollo de la IA y el aprendizaje automático. Un elemento central de este ecosistema es la compatibilidad con marcos de IA populares como TensorFlow y PyTorch, lo que garantiza que los desarrolladores puedan aprovechar estas plataformas familiares para crear modelos de IA sofisticados sin curvas de aprendizaje pronunciadas.
Un componente esencial de este ecosistema es el conjunto de herramientas OpenVINO. Este conjunto de herramientas de código abierto está diseñado para optimizar los modelos de aprendizaje profundo para la inferencia en una variedad de arquitecturas de hardware, incluidas CPU, GPU y FPGA. Al utilizar el kit de herramientas OpenVINO, los desarrolladores pueden garantizar que sus modelos de IA no solo están optimizados para el rendimiento, sino que también son altamente portátiles en diferentes plataformas de hardware, lo que permite una mayor flexibilidad en el despliegue.
Además, Intel FPGA AI Suite desempeña un papel fundamental en la simplificación del proceso de desarrollo. Esta suite se ha diseñado pensando en la facilidad de uso, lo que permite a los diseñadores de FPGA, ingenieros de aprendizaje automático y desarrolladores de software crear plataformas de IA optimizadas para arquitecturas FPGA o arreglos de compuertas programables en campo. Al integrarse con herramientas estándar del sector como TensorFlow, PyTorch y el kit de herramientas OpenVINO, Intel FPGA AI Suite permite a los desarrolladores acelerar el proceso de desarrollo manteniendo un alto grado de fiabilidad y rendimiento en sus soluciones de IA.
La suite también se integra perfectamente con el software de diseño Intel Quartus Prime FPGA, una potente herramienta que soporta el diseño, análisis y optimización de sistemas basados en FPGA. Esta integración garantiza que los desarrolladores tengan acceso a un flujo de trabajo sólido y probado, lo que reduce el tiempo de comercialización y mejora la fiabilidad general de sus aplicaciones de IA.
IA en la nube frente a IA en el borde: análisis comparativo
A medida que la IA sigue evolucionando, la distinción entre la IA en la nube y la IA en el borde adquiere cada vez más importancia. La IA en la nube, que depende de los vastos recursos informáticos de centros de datos remotos, ofrece una gran escalabilidad y la capacidad de procesar grandes volúmenes de datos. Sin embargo, este enfoque suele conllevar una mayor latencia y posibles problemas de seguridad debido a la necesidad de transmisión de datos a través de Internet.
Por otro lado, la IA en el borde ofrece ventajas significativas en escenarios en los que el procesamiento en tiempo real, la baja latencia y la mejora de la privacidad de los datos son fundamentales. Al procesar los datos localmente en el dispositivo, la IA en el borde elimina la necesidad de comunicación constante con la nube, lo que reduce la latencia y mejora la capacidad de respuesta de los sistemas de IA. Esto es especialmente importante en aplicaciones como los vehículos autónomos, la automatización industrial y la asistencia sanitaria, donde los retrasos en la toma de decisiones pueden tener graves consecuencias.
Además, la IA en el borde contribuye a la privacidad de los datos al mantener la información sensible en el dispositivo local, lo que reduce el riesgo de filtración de datos asociado al procesamiento basado en la nube. El enfoque híbrido, en el que los dispositivos periféricos realizan el procesamiento de datos inicial antes de transmitirlos a la nube para análisis más complejos, es cada vez más popular. Este método combina los puntos fuertes de IA en el borde y IA en la nube, lo que permite una utilización eficiente de los recursos, una mayor seguridad y un mejor rendimiento del sistema.
Garantizar la longevidad y una asistencia completa: el compromiso de iWave con los clientes
Uno de los principales compromisos de iWave es garantizar la disponibilidad a largo plazo de sus productos. El programa de longevidad de los productos de la Empresa garantiza que sus sistemas en módulos (SoM) estén disponibles durante largos periodos, a menudo superiores a 10 años. Esto es especialmente importante en sectores como el de los dispositivos médicos, la industria aeroespacial y la automatización industrial, donde los ciclos de vida de los productos suelen ser largos y la disponibilidad constante de los componentes es fundamental.
Además de longevidad, iWave proporciona un amplio soporte técnico durante todo el proceso de desarrollo del producto. Este apoyo incluye servicios ODM (Original Design Manufacturer), como el diseño de tarjetas portadoras, la simulación térmica y el diseño a nivel de sistema, lo que permite a los clientes centrarse en sus competencias básicas mientras iWave se ocupa de los aspectos complejos del diseño y la integración del hardware.
El compromiso de iWave con el éxito de sus clientes se demuestra además con el suministro de completos kits de evaluación para sus SoM. Estos kits incluyen documentación completa para el usuario, controladores de software y un paquete de soporte para placa, lo que permite a los clientes evaluar rápidamente y crear prototipos de sus diseños. Al ofrecer estos recursos, iWave ayuda a sus clientes a reducir el tiempo de desarrollo y lanzar sus productos al mercado más rápidamente.
Resumen
El SoM iW-RainboW-G58M de iWave, con la FPGA Intel Agilex 5 que incorpora funciones de IA integradas, está cuidadosamente diseñado para aplicaciones de alto rendimiento, procesamiento de baja latencia e implementación de lógica personalizada con soporte de IA/ML integrado. Esto la convierte en una buena opción para sectores como el de la imagen médica, la robótica y la automatización industrial.
Fuente: https://www.digikey.es/es/articles/ai-development-potential-with-agilex-5-som
