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De
26 de septiembre de 2023
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Las soluciones de IA de consumo ultrabajo aumentan el rendimiento de las computadoras portátiles
Las computadoras portátiles son una parte esencial de nuestra vida diaria y se utilizan para la productividad, la colaboración y el entretenimiento. Los usuarios finales están optando por nuevas computadoras portátiles con características diferenciadas que rivalizan con los teléfonos inteligentes, como: B. mayor duración de la batería, respuesta más rápida del sistema, experiencia de usuario intuitiva y privacidad del usuario mejorada. Según un informe reciente encargado por ARM Esta encuesta examinó las características deseadas para las computadoras portátiles que están disponibles en los teléfonos inteligentes. El 36 % de los encuestados quería una mayor duración de la batería, el 28 % quería una respuesta más rápida del sistema, como por ejemplo: B. Instant-On, y al 44% le preocupaba la privacidad al trabajar en espacios públicos. Para cumplir con estos requisitos de funciones, los fabricantes de portátiles y las empresas de tecnología están desarrollando una nueva generación de soluciones de aprendizaje automático de consumo de energía ultrabaja. Himax Technologies es una de las empresas que puede llevar la IA a la computadora portátil con un consumo de energía ultrabajo. La solución WiseEye Endpoint AI de Himax presenta reconocimiento de contexto siempre activo que puede extender la duración de la batería, reducir la latencia del sistema, permitir nuevas experiencias de usuario y mejorar la privacidad del usuario.
Presentamos las soluciones Endpoint AI Vision
El consumo de energía es la principal preocupación de los OEM u ODM de portátiles cuando quieren implementar aplicaciones siempre activas como la detección de presencia humana (HPS). Por lo tanto, utilizan tecnologías de IA móviles y de terminales para lograr un bajo consumo de energía. Los enfoques actuales para la detección de presencia humana (HPS) en computadoras portátiles incluyen soluciones de visión de tiempo de vuelo (ToF) y IA. ToF mide el tiempo que tarda la luz u otras ondas electromagnéticas en viajar desde una fuente a un objeto y viceversa. Aunque ToF puede obtener imágenes en 3D, consume más energía y requiere un componente adicional.
Los enfoques basados en la visión, por otro lado, permiten la detección de objetos y eventos mediante sensores de imagen. Con este enfoque, la cámara principal se puede reutilizar como sensor de imagen, lo que reduce los costos del sistema. Al combinar modelos de IA de visión por computadora, los enfoques basados en la visión pueden analizar más a fondo la naturaleza de los objetos en movimiento para evitar eventos de activación falsos y reducir el consumo de energía debido a que el activador falso enciende el SoC. Sin embargo, este enfoque requiere más potencia informática debido a las operaciones intensivas de redes neuronales convolucionales (CNN). Esto inspira los esfuerzos de las empresas de circuitos integrados para desarrollar chips con aceleradores de IA integrados.
Aunque las soluciones de visión de IA parecen ser un enfoque prometedor que hace que los HPS sean más precisos y versátiles, a menudo también consumen más energía. Para lograr la detección siempre activa (AoN), los chips de IA requieren un diseño único para ahorrar energía. Así funciona WiseEye2 de Himax (WE2) se convierte en una solución única para ordenadores portátiles. Gracias a la CPU Arm Cortex M55 y la NPU Ethos U55, la nueva generación de chip de IA para terminales Himax de bajo consumo, la velocidad de inferencia aumenta 32 veces y la eficiencia energética aumenta 50 veces en comparación con el chip de la generación anterior. . Permite la ejecución de modelos más complejos y proporciona resultados de inferencia más precisos con menor consumo de energía.
Características del Himax WE2
La solución de IA de WE2 consta de dos componentes: un sensor de imagen CMOS de consumo ultrabajo y un microcontrolador de IA HX6538. HX6538 es un microcontrolador de alto rendimiento y consumo ultrabajo diseñado para aplicaciones de IA de terminales alimentadas por batería. Al combinar el sensor de imagen CMOS de consumo ultrabajo de Himax y el HX6538, la solución WE2 permite que el dispositivo esté siempre encendido y consuma milivatios de un solo dígito de energía de la batería.
WE2 implementa múltiples estrategias y características para respaldar soluciones de IA siempre activas, que incluyen:
- Unidades de procesamiento de redes neuronales eficientes
- Gestión de energía multicapa
- Cuantización y limpieza de modelos.
- Seguridad y privacidad
- Más allá de la visión
Unidades de procesamiento de redes neuronales eficientes
WE2 está integrado con dos núcleos de CPU ARM Cortex-M55 y un núcleo de microNPU ARM Ethos-U55 para acelerar una variedad de operaciones de redes neuronales, incluidas la convolución y las multiplicaciones de matrices. Además, admite la compresión de peso para que el tamaño del modelo se pueda reducir significativamente, lo que en general permite a WE2 realizar inferencias CNN complejas con una penalización de rendimiento limitada.
Arquitectura de administración de energía de varios niveles
WE2 está equipado con una arquitectura de administración de energía multicapa controlada por una máquina de estado de hardware. Este diseño reduce el consumo total de energía. Cuando la primera capa, el bloque de detección de movimiento, detecta movimiento, activa la segunda capa, los núcleos Cortex-M55 y Ethos-U55, para ejecutar modelos de IA. Debido al mínimo consumo de energía de la primera capa, WE2 puede mantener un estado siempre encendido en un modo de consumo de energía extremadamente bajo.
Cuantización y limpieza de modelos.
Las tareas de visión por computadora a menudo dependen de modelos convolucionales grandes y profundos para lograr un alto rendimiento. Por ejemplo, la detección de objetos con ResNet152 requiere más de 11 gigaflops de potencia informática. Sin embargo, este enfoque no es factible para dispositivos de IA de vanguardia debido al tamaño limitado de la memoria y la necesidad de un tiempo de inferencia corto. Al implementar la cuantificación y poda del modelo, el tamaño del modelo se reduce significativamente y al mismo tiempo se mantiene un rendimiento impresionante, lo que garantiza una solución equilibrada para escenarios de IA de vanguardia.
Seguridad y privacidad
Otra ventaja importante de WE2 son sus funciones de privacidad y seguridad. WE2 no solo permite que las computadoras portátiles tengan funciones de privacidad de IA, incluida la detección de picos y el bloqueo de ausencia, sino que también aumenta la seguridad a nivel de hardware tanto para los usuarios como para los proveedores de computadoras portátiles. La mayoría de las veces, WE2 ejecuta modelos CNN que toman la imagen como entrada y solo transfieren el resultado de los metadatos a la placa base. Esto evita que el sistema recopile datos de imágenes del usuario, lo que mejora enormemente la privacidad del usuario. Además, WE2 tiene un control de pin de entrada de hardware VMUTE, que permite al usuario apagar la salida de imagen directamente. Además, WE2 implementa la función física no clonable (PUF) y la seguridad TrustZone, evitando que otros clonen el dispositivo y los pesos del modelo.
Más allá de la visión
WE2 no solo tiene interfaces de cámara como una interfaz MIPI de alto rendimiento y una interfaz SDI de bajo consumo, sino también interfaces de audio (PDM e I2S) para aplicaciones de audio. De manera similar al bloque de detección de movimiento para la visión, un bloque de detección de actividad de voz (VAD) está integrado en WE2 para reducir el consumo de energía y permitir casos de uso de escucha constante. En el futuro, WE2 también podrá ejecutar modelos de fusión de visión y audio para lograr mejores capacidades de reconocimiento. Himax continúa fortaleciendo su conjunto de tecnología de inteligencia artificial y WE2 también podrá ejecutar modelos de fusión de visión y audio en un futuro cercano para lograr mejores capacidades de reconocimiento, ampliando una amplia gama de posibilidades de aplicación.
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