Giải quyết mức tiêu thụ điện năng với ADI MAX78000 

Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT) và tự động hóa công nghiệp đã đạt được nhiều thành tựu hơn những gì các thế hệ trước có thể mơ ước. Tuy nhiên, giữa tất cả những tiến bộ và thành công, ít nhất một thách thức vẫn tồn tại: đó là bộ vi điều khiển dành cho các ứng dụng AI đòi hỏi nguồn điện đáng kể, dẫn đến nhiều phức tạp hơn. Nói chung, AI càng có ảnh hưởng thì càng cần nhiều năng lượng.

Hình 1. Trí tuệ nhân tạo kết hợp với Internet vạn vật và tự động hóa công nghiệp đạt được những kết quả có lợi nhưng thường phải trả giá bằng việc tiêu thụ điện năng quá mức. Hình ảnh được cung cấp bởi Pixabay.

Tuy nhiên, các kỹ sư không cần phải sử dụng chip AI công suất cao. Bài viết này sẽ cho chúng ta xem xét các vấn đề về AI và nguồn điện, sau đó thảo luận cách ADI MAX78000 giải quyết các vấn đề về nguồn điện này với mức tiêu thụ điện năng cực thấp. Nó cũng bao gồm một thiết kế tham khảo để chỉ ra cách các kỹ sư có thể sử dụng phần cứng.

AI và mức tiêu thụ năng lượng

Một bài báo trên tạp chí Scientific American đã chỉ ra lượng điện khổng lồ mà AI sử dụng, phần lớn dành cho các giai đoạn đào tạo và suy luận cũng như để làm mát các hệ thống liên quan đến quá trình này. Mức tiêu thụ năng lượng sẽ trở thành một vấn đề lớn hơn khi việc triển khai công nghệ AI ngày càng phát triển. Vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến các máy chủ AI có quy mô lớn mà còn gây ra vấn đề cho việc triển khai AI ở quy mô nhỏ hơn. Các giải pháp có thể sạc lại và chạy bằng pin, bao gồm IoT, tiêu thụ ít năng lượng nhất có thể nhưng phụ thuộc nhiều vào bộ vi điều khiển AI về chức năng và hiệu suất. Nguồn điện cần thiết cho AI sẽ rút ngắn thời gian các thiết bị này phải thực hiện nhiệm vụ được giao, buộc chúng phải ở gần nguồn điện có thể sạc lại. Một ví dụ khác là tự động hóa công nghiệp. Các thiết bị chạy bằng pin, dù là robot nhỏ mang các bộ phận từ nơi này sang nơi khác hay cảm biến chính để bảo trì dự đoán, đều có thời gian chạy hạn chế và có thể yêu cầu các bộ phận bổ sung để giữ cho mạch không bị quá nóng.

Hình 2. Tự động hóa công nghiệp trong các cơ sở sản xuất đòi hỏi nguồn điện đáng kể chỉ dành cho AI là cần thiết. Hình ảnh được cung cấp bởi Pixabay.

Hơn nữa, mức tiêu thụ điện năng cao tạo ra nhiệt có thể làm phức tạp các thiết kế. Các biện pháp tản nhiệt được đưa vào, làm cho sản phẩm cuối cùng đắt hơn, nặng hơn và lớn hơn. Nếu không được giải quyết, nhiệt sinh ra có thể dẫn đến hoạt động không mong muốn và hỏng hóc.

ĐÂY LÀ ADI MAX78000

ADI MAX78000 là bộ tăng tốc mạng thần kinh tích chập sâu (CNN) dựa trên phần cứng cho phép mạng thần kinh hoạt động ở mức năng lượng cực thấp. Nó cho phép các ứng dụng chạy bằng pin thực hiện các suy luận AI chỉ sử dụng microjoules năng lượng thông qua khả năng quản lý năng lượng và điều chỉnh điện áp động giúp giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng lõi khi hoạt động.

Hình 3. Sơ đồ khối đơn giản hóa cho ADI MAX78000.

MAX78000 là hệ thống trên chip tiên tiến có ARM® Cortex®-M4 với CPU FPU (đơn vị dấu phẩy động) để điều khiển hệ thống hiệu quả. Nó bao gồm FPU lên tới 100 MHz, flash 512KB và SRAM 128KB. Công cụ CNN có bộ nhớ lưu trữ trọng lượng dựa trên SRAM là 442KB, có thể hỗ trợ các mạng có trọng lượng lên tới 3,5 triệu và xử lý các cập nhật mạng AI một cách nhanh chóng. Ngoài ra, công cụ CNN có bộ nhớ dữ liệu 512KB.

Kiến trúc CNN đã được thiết kế để mang lại sự linh hoạt hơn. Nó hỗ trợ các mạng được đào tạo trong các bộ công cụ thông thường (ví dụ: PyTorch và TensorFlow), sau đó được chuyển đổi để thực thi trên MAX78000 bằng các công cụ do Maxim cung cấp.

Các ứng dụng cho MAX78000 bao gồm phát hiện và phân loại đối tượng, nhận dạng khuôn mặt, nhận dạng nhiều từ khóa, khử tiếng ồn, phân loại âm thanh, phân tích đa cảm biến và bảo trì dự đoán. MAX 78000 lý tưởng cho các ứng dụng IoT và tự động hóa công nghiệp, bao gồm cả những ứng dụng dựa vào nguồn pin.

Thiết kế tham khảo

IoT và tự động hóa công nghiệp thường sử dụng camera để chụp ảnh kỹ thuật số để xử lý bằng mô-đun AI. MAXREFDES178 (Hình 4) là một camera hình khối chứa hai Bộ vi điều khiển MAX78000 ARM Cortex M4F với bộ tăng tốc CNN được thiết kế cho các ứng dụng AI biên như nhận dạng khuôn mặt và đối tượng cũng như phát hiện từ khóa. Nó hoạt động để bảo mật, tự động hóa dây chuyền lắp ráp, kiểm tra chất lượng v.v.

Hình 4. Máy ảnh khối kỹ thuật số sử dụng phần cứng MAX78000 có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng AI, bao gồm kiểm tra bảo mật và chất lượng.

Phần cứng của nó bao gồm bảng kết nối dựa trên MAX32666 và bảng AI sử dụng hai chip MAX78000. Một cáp mềm ngắn 33 vị trí kết nối các bo mạch và hệ thống chạy bằng pin.

Tìm hiểu thêm về ADI MAX78000

Việc tích hợp AI, IoT và tự động hóa công nghiệp sẽ là những tiến bộ mang tính cách mạng — nhưng kèm theo một thách thức đáng chú ý: mức tiêu thụ điện năng cao. ADI đã giới thiệu MAX78000, một bộ tăng tốc mạng thần kinh tích chập sâu (CNN) dựa trên phần cứng được thiết kế để tiêu thụ điện năng cực thấp nhằm giải quyết vấn đề này. MAX78000 cung cấp khả năng quản lý năng lượng và điều chỉnh điện áp động để cho phép suy luận AI với mức tiêu thụ năng lượng cực thấp, điều này khiến nó phù hợp với các ứng dụng chạy bằng pin trong nhiều ứng dụng. Để tìm hiểu thêm về MAX78000 hãy liên hệ với Excelpoint ngay hôm nay để được tư vấn.

www.excelpoint.com

Excelpoint LinkedIn

www.linkedin.com/company/excelpoint-systems-pte-ltd