Cómo pueden los ingenieros de diseño aprovechar las ventajas de las soluciones de IA periférica de última generación

Autor: David Ramos, Deputy Regional Manager Iberia, Italy & Greece – Advantech

La demanda de implementación de algoritmos y modelos de inteligencia artificial (IA) directamente en dispositivos periféricos está aumentando entre los ingenieros de diseño. La razón es obvia: este enfoque acerca las capacidades de IA a la aplicación, lo que permite un procesamiento más rápido, una latencia reducida y una mayor privacidad, todo ello sin depender de servidores centralizados en la nube para el procesamiento. En este sentido, Advantech ofrece una ventaja competitiva adicional a los diseñadores: soluciones robustas de IA en módulo (AI-on-Module) con bajo TDP, que incorporan plataformas System-on-Computer de última generación en formatos compactos de fabricantes líderes del mercado como Qualcomm®, NVIDIA, Rockchip y NXP®, con la opción de mejorarlas con módulos de aceleración de IA.

En primera línea: Misión crítica

Las soluciones de IA en módulos permitirán el desarrollo de la próxima generación de sectores en rápido crecimiento de aplicaciones alimentadas por batería, como drones y dispositivos autónomos para la industria de la defensa. La última tecnología de IA en SOC más potentes, con NPU integrada y funciones mejoradas de conectividad, está contribuyendo a desarrollar una mayor funcionalidad. La creación y el despliegue de modelos de IA cuentan con el respaldo de un mayor número de conjuntos de herramientas y modelos de ejemplo ya existentes para empezar. El rendimiento esperado de la IA se puede medir aún mejor al inicio del ciclo de desarrollo.

La IA periférica de próxima generación es un factor facilitador que ayuda a los diseñadores a cumplir los objetivos fundamentales de este exigente sector.

Los largos plazos de comercialización y los requisitos específicos del sector también implican que los ingenieros de diseño ya estén mirando hacia el futuro, planificando hacer cosas con hardware que aún no existe. Por lo tanto, aprovechar la disponibilidad en un futuro próximo de módulos de IA periférica ya configurados de Advantech resulta tanto atractivo como económico.

Aplicaciones comerciales

Cabe destacar que esta perspectiva no se limita en absoluto al sector de la defensa. Europa está experimentando una creciente demanda de aplicaciones comerciales de la IA periférica (Edge AI). Son muchos los sectores que pueden beneficiarse de esta nueva tecnología de vanguardia. Las últimas y más novedosas soluciones de Advantech permiten a los diseñadores utilizar ya la alimentación PoE en sus placas de aplicación. La empresa se centra especialmente en su cartera de productos «Computer on Modules» y cuenta con algunos de los mejores recursos e infraestructuras del sector disponibles a nivel local para apoyar a los ingenieros en el desarrollo de sus sistemas.

Además, Advantech está trabajando en el lanzamiento de ordenadores embebidos alimentados por PoE con capacidades de IA. Estos deberían permitir una rápida comercialización y ser muy adecuados para pequeñas y medianas empresas.

Otra preocupación habitual en las aplicaciones comerciales es la protección de datos y las relativamente estrictas restricciones legales de la UE. En muchas aplicaciones, el procesamiento de imágenes en el borde de la red y el envío al servidor únicamente de datos anonimizados contribuyen al cumplimiento normativo de estas soluciones.

El conocimiento es poder

La potencia de diseño térmico (TDP) representa la cantidad máxima de calor que se espera que genere un componente en condiciones de uso normales. En el caso de los semiconductores, un TDP bajo indica que un procesador consume menos energía y genera menos calor que otro con un TDP más alto. Como resultado, los ingenieros de diseño de sistemas pueden ofrecer a sus clientes una solución con un consumo energético reducido que permite una mayor autonomía de la batería en dispositivos portátiles, una menor emisión de calor que evita la necesidad de sistemas de refrigeración complejos, un menor impacto medioambiental y, potencialmente, un funcionamiento más silencioso.

Los ingenieros de diseño también deben centrarse en el factor de forma. Los dispositivos de IA periférica suelen funcionar al límite de lo posible en cuanto a soluciones térmicas. Un factor de forma reducido es crucial debido a la necesidad de dispositivos compactos, eficientes energéticamente y resistentes que puedan implementarse en diversos entornos y aplicaciones. Pero, ¿será posible lograr soluciones térmicas más eficientes y mejores sistemas en general con módulos OSM o SMARC? A menudo, esto puede ser un hueso duro de roer en la fase conceptual del diseño.

Advantech puede satisfacer tanto los requisitos de bajo TDP como los de tamaño reducido con sus módulos de IA periférica de última generación, varios de los cuales estarán disponibles en breve. Entre los nuevos lanzamientos destacarán las soluciones basadas en plataformas de CPU de Qualcomm® y NXP®.

Hoja de ruta hacia el futuro

Advantech mantiene un intenso plan de nuevos lanzamientos de módulos de IA (AI-on-Module) a medida que las innovaciones avancen desde la fase conceptual, pasando por el desarrollo y las pruebas de validación, hasta la producción en serie.

Entre las últimas soluciones que han entrado en producción se encuentra el AOM-2721 de Advantech, que ofrece un formato compacto OSM (Open Standard Module) de tamaño L de tan solo 45 x 45 mm y se basa en la plataforma Qualcomm® QCS6490 de muy alto rendimiento. Este chipset proporciona una potente IA periférica gracias a su arquitectura de acelerador de IA, con un rendimiento potencial máximo de inferencia de IA de hasta 13 TOPS con un TDP bajo.

El aprendizaje automático integrado en el dispositivo facilita la proliferación de casos de uso de la computación local a una escala exponencial. El sistema en chip (SoC) Qualcomm® QCS6490 está diseñado específicamente para la computación en local de alto rendimiento, combinando CPU Qualcomm® de hasta 8 núcleos, una GPU Qualcomm® Adreno™ integrada y un potente motor de IA (NPU + procesador de señal digital). Con tres procesadores de señal de imagen (ISP) basados en IA, rendimiento computacional escalable, opciones de conectividad multigigabit de primera calidad y E/S ampliadas, el QCS6490 es la opción ideal.

El módulo de IA AOM-2721 OSM 1.1 de Advantech con Qualcomm® QCS6490 ofrece PCIe, USB 3.2, Giga Ethernet, interfaz serie para cámara MIPI-CSI, protocolo de comunicación serie I2C, interfaz de periféricos serie, E/S de uso general, PWM (modulación por ancho de pulso) e interfaces DisplayPort integradas, así como pantallas con interfaz serie DisplayPort y MIPI-D para aplicaciones integradas.

Otro nuevo módulo de IA, el AOM-5521 de Advantech, también se encuentra ya en fase de producción en serie. Se basa en la plataforma «System-on-Computer» i.MX 95 de NXP® y ofrece un formato SMARC compacto de 82 x 50 mm. El i.MX 95 ofrece una computación periférica segura y eficiente desde el punto de vista energético, combinando el procesamiento de visión acelerado por IA con una capacidad de cálculo de alto rendimiento y gráficos 3D inmersivos con tecnología Arm® Mali™. Entre sus características más destacadas se incluyen su innovador acelerador NPU NXP Neutron para el aprendizaje automático, la conectividad de alta velocidad y las funciones de seguridad y protección, así como el enclave seguro integrado EdgeLock®.

El AOM-5521 de Advantech, con el NXP® i.MX95 y su NPU de IA integrada, ofrece un funcionamiento fiable y seguro. Ofrece amplias opciones de conectividad, entre las que se incluyen USB 2.0, USB 3.2 Gen1By1, Ethernet de 10 Gigabits, interfaz serie MIPI-C, PCIe, así como una interfaz de señal LVDS de doble canal y una interfaz de pantalla serie MIPI-D de 4 carriles. Estas características convierten al AOM-5521 en una excelente opción para una amplia variedad de aplicaciones integradas.

Productos de alto rendimiento

Además del Qualcomm® QCS6490 y el NXP® i.MX95, Advantech también tiene previsto lanzar soluciones «AI-on-Module» con los modelos Qualcomm® Elite/X Plus y Qualcomm® QCS9100.

Se trata de una gran noticia para sectores como el de la ingeniería de diseño en el ámbito de la defensa, ya que amplía las opciones en aplicaciones clave, entre las que se incluyen los drones de vuelo estacionario. La disponibilidad de módulos de IA con factores de forma reducidos y un TDP bajo —de tan solo 6,5 vatios en algunos casos— permite llevar a cabo tareas críticas como la detección autónoma de objetos. De hecho, cualquier aplicación que exija características como el cumplimiento normativo, la ciberseguridad y la resiliencia se beneficiará de ello. Las opciones incluyen tanto módulos OSM de soldadura fija como módulos SMARC, lo que proporciona una mayor libertad en los diseños mecánicos.

También están por llegar opciones innovadoras para aplicaciones comerciales, como el reconocimiento facial en intercomunicadores. Por ejemplo, una novedad próxima es el módulo de IA AOM-3841 de Advantech, que incorpora el SoC de bajo TDP Rockchip RK3576

En un momento en el que los ingenieros de diseño buscan crear soluciones optimizadas equilibrando múltiples atributos —rendimiento, fiabilidad, resiliencia, factor de forma y bajo TDP—, los módulos de IA de última generación de Advantech ofrecen una vía de avance cómoda y eficaz. En Europa Oriental, donde la creciente demanda de soluciones basadas en IA se ve impulsada por el aumento de la inversión de capital riesgo, el firme apoyo gubernamental y una cantera cada vez mayor de talento tecnológico cualificado, los diseñadores deben prestar mayor atención a la disponibilidad de plataformas de IA periférica para su uso en una región que sigue logrando avances notables en la escena mundial.