Comment les ingénieurs concepteurs peuvent-ils tirer parti des avantages des solutions d'IA embarquées de nouvelle génération ?

Auteur : David Ramos, directeur régional adjoint pour la péninsule Ibérique, l’Italie et la Grèce – Advantech

La demande d'intégration directe d'algorithmes et de modèles d'intelligence artificielle (IA) dans les périphériques est croissante chez les ingénieurs concepteurs. La raison est simple : cette approche rapproche les capacités d'IA de l'application, permettant un traitement plus rapide, une latence réduite et une meilleure confidentialité, le tout sans dépendre de serveurs cloud centralisés. À cet égard, Advantech offre aux concepteurs un avantage concurrentiel supplémentaire : des solutions d'IA sur module robustes et à faible consommation énergétique, intégrant des plateformes système sur ordinateur (SoC) de pointe dans des formats compacts, provenant de fabricants leaders tels que Qualcomm®, NVIDIA, Rockchip et NXP®, avec la possibilité de les optimiser grâce à des modules d'accélération IA.

En première ligne : Mission critique

Les solutions d'IA modulaires permettront le développement de la prochaine génération d'applications autonomes, en pleine expansion, telles que les drones et les dispositifs autonomes pour l'industrie de la défense. Les dernières technologies d'IA, intégrées à des processeurs SoC (System-on-a-Chip) plus puissants, dotés d'unités de traitement réseau (NPU) intégrées et de fonctionnalités de connectivité améliorées, contribuent à l'augmentation des fonctionnalités. La création et le déploiement de modèles d'IA sont facilités par un nombre croissant d'outils et d'exemples disponibles pour une prise en main rapide. Les performances attendues de l'IA peuvent ainsi être mesurées avec une précision accrue dès le début du cycle de développement.

L'IA embarquée de nouvelle génération est un facteur clé qui aide les concepteurs à atteindre les objectifs fondamentaux de ce secteur exigeant.

Les longs délais de commercialisation et les exigences spécifiques à chaque secteur impliquent que les ingénieurs concepteurs anticipent déjà l'avenir et prévoient d'utiliser du matériel qui n'existe pas encore. Par conséquent, tirer parti de la disponibilité prochaine de modules d'IA embarqués préconfigurés d'Advantech est à la fois avantageux et rentable.

Applications commerciales

Il convient de noter que cette perspective ne se limite en aucun cas au secteur de la défense. L'Europe connaît une demande croissante d'applications commerciales d'IA embarquée. De nombreux secteurs peuvent tirer profit de cette technologie de pointe. Les dernières solutions d'Advantech permettent déjà aux concepteurs d'utiliser l'alimentation PoE sur leurs cartes d'application. L'entreprise se concentre particulièrement sur sa gamme de modules informatiques et dispose localement de ressources et d'infrastructures parmi les meilleures du secteur pour accompagner les ingénieurs dans le développement de leurs systèmes.

Par ailleurs, Advantech travaille au lancement d'ordinateurs embarqués alimentés par PoE et dotés de capacités d'IA. Ces solutions devraient permettre une mise sur le marché rapide et être parfaitement adaptées aux petites et moyennes entreprises.

Dans les applications commerciales, la protection des données et les restrictions légales relativement strictes de l'UE constituent une autre préoccupation majeure. Le traitement des images en périphérie du réseau et l'envoi de données anonymisées uniquement au serveur contribuent à la conformité réglementaire de ces solutions.

La connaissance est le pouvoir

La puissance thermique de conception (TDP) représente la quantité maximale de chaleur qu'un composant est susceptible de générer en conditions normales de fonctionnement. Dans le cas des semi-conducteurs, une faible TDP indique qu'un processeur consomme moins d'énergie et génère moins de chaleur qu'un processeur présentant une TDP plus élevée. Par conséquent, les ingénieurs en conception de systèmes peuvent proposer à leurs clients une solution à consommation d'énergie réduite, permettant une autonomie accrue des appareils portables, une moindre dissipation thermique (éliminant ainsi le besoin de systèmes de refroidissement complexes), un impact environnemental réduit et un fonctionnement potentiellement plus silencieux.

Les ingénieurs concepteurs doivent également se concentrer sur le format. Les dispositifs d'IA embarqués fonctionnent souvent à la limite des solutions thermiques. Un format compact est crucial pour disposer de dispositifs robustes, économes en énergie et adaptés à des environnements et applications variés. Mais est-il possible d'obtenir des solutions thermiques plus efficaces et des systèmes globalement plus performants avec des modules OSM ou SMARC ? C'est souvent un défi de taille lors de la phase de conception.

Advantech répond aux exigences de faible consommation et d'encombrement réduit grâce à ses modules d'IA embarquée de nouvelle génération, dont plusieurs seront bientôt disponibles. Parmi les nouveautés figurent des solutions basées sur les plateformes CPU Qualcomm® et NXP®.

Feuille de route pour l'avenir

Advantech maintient un plan intensif de lancement de nouveaux modules d'IA (IA sur module) à mesure que les innovations progressent de la phase conceptuelle, en passant par le développement et les tests de validation, jusqu'à la production de masse.

Parmi les solutions les plus récentes entrées en production figure l'Advantech AOM-2721, qui offre un format OSM (Open Standard Module) compact de 45 x 45 mm et repose sur la plateforme haute performance Qualcomm® QCS6490. Ce chipset délivre une IA embarquée performante grâce à son architecture d'accélération IA, avec une puissance de calcul d'inférence IA pouvant atteindre 13 TOPS et une faible consommation énergétique (TDP).

L'apprentissage automatique embarqué favorise la multiplication exponentielle des cas d'usage du calcul local. Le système sur puce (SoC) Qualcomm® QCS6490 est spécialement conçu pour le calcul local haute performance. Il combine un processeur Qualcomm® jusqu'à 8 cœurs, un GPU Qualcomm® Adreno™ intégré et un puissant moteur d'IA (NPU + processeur de signal numérique). Avec trois processeurs de signal d'image (ISP) basés sur l'IA, des performances de calcul évolutives, des options de connectivité multigigabit haut de gamme et des E/S étendues, le QCS6490 est la solution idéale.

Le module Advantech AOM-2721 OSM 1.1 AI avec Qualcomm® QCS6490 offre PCIe, USB 3.2, Gigabit Ethernet, une interface série caméra MIPI-CSI, un protocole de communication série I2C, une interface périphérique série, des E/S à usage général, PWM (modulation de largeur d'impulsion) et des interfaces DisplayPort intégrées, ainsi que des écrans d'interface série DisplayPort et MIPI-D pour les applications embarquées.

Un autre module d'IA, l'Advantech AOM-5521, est désormais disponible en production de série. Basé sur la plateforme système sur ordinateur NXP® i.MX 95, il offre un format SMARC compact de 82 x 50 mm. L'i.MX 95 assure un traitement de données en périphérie sécurisé et écoénergétique, combinant un traitement d'images accéléré par l'IA avec des capacités de calcul hautes performances et des graphismes 3D immersifs grâce à la technologie Arm® Mali™. Parmi ses principales caractéristiques figurent l'accélérateur NPU NXP Neutron innovant pour l'apprentissage automatique, une connectivité haut débit, des fonctions de sécurité et de protection, ainsi que le boîtier sécurisé intégré EdgeLock®.

L'Advantech AOM-5521, avec son processeur NXP® i.MX95 intégré et son NPU AI, garantit un fonctionnement fiable et sécurisé. Il offre une connectivité étendue, incluant USB 2.0, USB 3.2 Gen1 x 1, Ethernet 10 Gigabit, une interface série MIPI-C, PCIe, une interface de signal LVDS double canal et une interface d'affichage série MIPI-D à 4 voies. Ces caractéristiques font de l'AOM-5521 un excellent choix pour une large gamme d'applications embarquées.

des produits performants

En plus des Qualcomm® QCS6490 et NXP® i.MX95, Advantech prévoit également de lancer des solutions « AI-on-Module » avec les modèles Qualcomm® Elite/X Plus et Qualcomm® QCS9100.

C’est une excellente nouvelle pour des secteurs comme l’ingénierie de conception de défense, car cela élargit les possibilités pour des applications clés, notamment les drones à sustentation magnétique. La disponibilité de modules d’IA compacts et à faible consommation (jusqu’à 6,5 watts dans certains cas) permet de réaliser des tâches critiques telles que la détection autonome d’objets. En réalité, toute application exigeant des fonctionnalités comme la conformité réglementaire, la cybersécurité et la résilience en bénéficiera. Les options comprennent des modules OSM soudables et des modules SMARC, offrant une plus grande liberté dans la conception mécanique.

Des solutions innovantes pour les applications commerciales, telles que la reconnaissance faciale dans les interphones, sont également en préparation. Par exemple, le module d'intelligence artificielle AOM-3841 d'Advantech, qui intègre le SoC Rockchip RK3576 à faible consommation énergétique, constitue une innovation à venir.

À l'heure où les ingénieurs concepteurs s'efforcent de créer des solutions optimisées en conciliant de multiples attributs (performance, fiabilité, résilience, format et faible consommation énergétique), les modules d'IA nouvelle génération d'Advantech offrent une voie pratique et efficace. En Europe de l'Est, où la demande croissante de solutions basées sur l'IA est alimentée par l'augmentation des investissements en capital-risque, un soutien gouvernemental important et un vivier croissant de talents technologiques qualifiés, les concepteurs devraient porter une attention particulière à la disponibilité des plateformes d'IA embarquées dans cette région qui continue de réaliser des progrès remarquables sur la scène mondiale.