作者：Tawfeeq Ahmad

人工智能 (AI) 正在各行各業(yè)掀起一場徹底的革命，因?yàn)樗峁┝四軌蝻@著提高效率、準(zhǔn)確性和能夠做出正確決策的革命性解決方案。在這種情況下，邊緣 AI 的概念——在網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備上處理 AI 算法，已經(jīng)成為一種改變游戲規(guī)則的方法。AI 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)處理、減少延遲、提高數(shù)據(jù)隱私性和決策自主性，這在醫(yī)療保健、機(jī)器人和工業(yè)自動化等領(lǐng)域尤為重要。

作為嵌入式系統(tǒng)工程領(lǐng)域的先鋒，[iWave] 站在了這場革命的最前沿，正在提供旨在推動邊緣 AI 發(fā)展的嵌入式平臺。這些平臺專為需要高性能計(jì)算和復(fù)雜 AI/ML 功能的應(yīng)用而打造，如媒體處理、機(jī)器人和視覺計(jì)算。

iW-RainboW-G58M 簡介：新一代 AI FPGA

作為嵌入式系統(tǒng)市場的一項(xiàng)重大進(jìn)展，iWave 非常高興地推出基于 [Intel] Agilex? 5 FPGA 的 iW-RainboW-G58M 系統(tǒng)級模塊 (SoM)（圖 1）。這是首款在自身結(jié)構(gòu)中直接集成了 AI 功能的 FPGA，這標(biāo)志著 FPGA 技術(shù)開啟了一個新時代。iW-RainboW-G58M 經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，適用于要求高性能、低延遲處理以及可支持嵌入式 AI/ML 的定制邏輯實(shí)施的應(yīng)用，成為醫(yī)療成像、機(jī)器人和工業(yè)自動化等行業(yè)的理想選擇。

圖 1：iWave iW-RainboW-G58M SoM 基于 Intel Agilex 5 FPGA，是首款直接集成了 AI 功能的 FPGA。（圖片來源：iWave）

iW-RainboW-G58M SoM 外形小巧，尺寸僅為 60 mm x 70 mm，但功能強(qiáng)大。該器件支持采用 B32A 封裝的 Intel Agilex? 5 FPGA 和 SoC E 系列家族器件。該器件提供兩種不同的類型選擇，以滿足各種應(yīng)用需求：

• A 組： A5E 065A/052A/043A/028A/013A SoC FPGA - 這些型號具有更高的性能，適合需要更復(fù)雜處理能力的應(yīng)用。
• B 組： A5E 065B/052B/043B/028B/013B/008B SoC FPGA - 這些型號為要求不高的任務(wù)提供了具有高性價比解決方案，可確保靈活地進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施。

通過組合這些選項(xiàng)，開發(fā)人員可以為特定應(yīng)用選擇最合適的 FPGA 型號，同時兼顧性能、功耗和成本。

充分發(fā)揮 Intel Agilex? 5 FPGA 在邊緣 AI 領(lǐng)域的潛力

Intel 的 Agilex? 5 FPGA 和 SoC 代表了 FPGA 技術(shù)的重大飛躍，尤其是在邊緣 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用方面。Agilex? 5 系列基于 Intel 在 AI 優(yōu)化型 FPGA，在中端 FPGA 中引入了業(yè)界首款 AI 張量塊。這種張量塊專為加速 AI 工作負(fù)載而設(shè)計(jì)，使得這些 FPGA 非常適合那些實(shí)時處理、實(shí)時決策是關(guān)鍵的邊緣 AI 應(yīng)用。

Agilex? 5 FPGA 的一個主要特點(diǎn)是其非對稱應(yīng)用處理器系統(tǒng)，包括雙 Arm Cortex-A76 內(nèi)核和雙 Cortex-A55 內(nèi)核。這種配置使 FPGA 不僅擁有超強(qiáng)的處理能力，而且還能優(yōu)化能效。這在邊緣計(jì)算環(huán)境中至關(guān)重要，即必須在不影響性能的前提下最大限度地降低功耗。

Agilex? 5 FPGA 還具有增強(qiáng)型數(shù)字信號處理 (DSP) 功能，并集成了 AI 張量塊。這種組合使 FPGA 能夠以更高的效率、準(zhǔn)確性處理諸如深度學(xué)習(xí)推理、圖像處理和預(yù)測分析等復(fù)雜的 AI 任務(wù)。此外，F(xiàn)PGA 先進(jìn)的連接功能，包括支持高達(dá) 28.1 Gbps 數(shù)據(jù)傳輸速率的高速 GTS 收發(fā)器、PCI Express* (PCIe*) 4.0 × 8 以及 DisplayPort 和 HDMI 輸出，使其成為適用于各種應(yīng)用的多用途解決方案。

全面的 AI/ML 軟件生態(tài)系統(tǒng)：加速發(fā)展

iW-RainboW-G58M SoM 與全面的軟件生態(tài)系統(tǒng)相輔相成，顯著加快了人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展。該生態(tài)系統(tǒng)的核心是支持 TensorFlow 和 PyTorch 等常見的 AI 框架，從而確保開發(fā)人員無需花費(fèi)大量時間學(xué)習(xí)，就能夠利用這些熟悉的平臺創(chuàng)建復(fù)雜的 AI 模型。

OpenVINO 工具包是這一生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。該開源工具包旨在優(yōu)化深度學(xué)習(xí)模型，以便在各種硬件架構(gòu)（包括 CPU、GPU 和 FPGA）上進(jìn)行推理。通過使用 OpenVINO 工具包，開發(fā)人員可以確保他們的 AI 模型不僅實(shí)現(xiàn)了性能優(yōu)化，而且在不同的硬件平臺上都具有很強(qiáng)的可移植性，從而提高了部署靈活性。

此外，Intel FPGA AI 套件在簡化開發(fā)流程方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該套件在設(shè)計(jì)時考慮到了易用性，使 FPGA 設(shè)計(jì)人員、機(jī)器學(xué)習(xí)工程師和軟件開發(fā)人員能夠創(chuàng)建針對 FPGA 架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化的 AI 平臺。通過與 TensorFlow、PyTorch 和 OpenVINO 工具包等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具的集成，Intel FPGA AI 套件使開發(fā)人員能夠加快開發(fā)進(jìn)程，同時保持其 AI 解決方案的高度可靠性和性能。

該套件還與 Intel Quartus Prime FPGA 設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)了無縫集成，后者是支持基于 FPGA 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化的強(qiáng)大工具。這種集成可確保開發(fā)人員獲得穩(wěn)健、成熟的工作流程，從而縮短產(chǎn)品上市時間，提高人工智能應(yīng)用的整體可靠性。

云 AI 與邊緣 AI：對比分析

隨著 AI 的不斷發(fā)展，云 AI 和邊緣 AI 之間的區(qū)別變得越來越重要。云 AI 依賴遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的大量計(jì)算資源，具有很高的可擴(kuò)展性和處理大量數(shù)據(jù)的能力。然而，由于需要在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)，這種方法往往會帶來較大的延遲和潛在的安全問題。

另一方面，邊緣 AI 在實(shí)時處理、低延遲和增強(qiáng)型數(shù)據(jù)隱私至關(guān)重要的情況下表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。通過設(shè)備上的本地?cái)?shù)據(jù)處理，邊緣 AI 無需與云進(jìn)行持續(xù)通信，從而減小了延遲并提高了 AI 系統(tǒng)的響應(yīng)速度。這在自主駕駛車輛、工業(yè)自動化和醫(yī)療保健等應(yīng)用中尤為重要，因?yàn)樵谶@些應(yīng)用中，決策延遲可能會造成嚴(yán)重后果。

此外，邊緣 AI 將敏感信息保存在本地設(shè)備，降低了與云處理相關(guān)的數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險，從而有助于保護(hù)數(shù)據(jù)隱私。邊緣設(shè)備首先進(jìn)行初步數(shù)據(jù)處理，然后再傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行更復(fù)雜的分析，這種混合方法正變得越來越流行。這種方法結(jié)合了邊緣 AI 和云 AI 的優(yōu)勢，可以高效地利用資源，增強(qiáng)安全性，提高系統(tǒng)性能。

確保長使用壽命和全面支持：iWave 對客戶的承諾

確保產(chǎn)品長期可用是 iWave 的主要承諾之一。該公司的產(chǎn)品壽命計(jì)劃可保證其系統(tǒng)級模塊 (SoM) 長期使用，通常超過 10 年。這對于醫(yī)療設(shè)備、航空航天和工業(yè)自動化等行業(yè)尤為重要，因?yàn)檫@些行業(yè)的產(chǎn)品生命周期通常較長，穩(wěn)定的組件可用性至關(guān)重要。

除了使用壽命長以外，iWave 還能在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中提供廣泛的技術(shù)支持。這種支持包括 ODM（原始設(shè)計(jì)制造商）服務(wù)，例如載板設(shè)計(jì)、熱仿真和系統(tǒng)級設(shè)計(jì)，使客戶能夠?qū)Ｗ⒂谧约旱暮诵母偁幜?，?iWave 則負(fù)責(zé)處理硬件設(shè)計(jì)和集成方面的復(fù)雜問題。

iWave 為其 SoM 提供全面的評估套件，進(jìn)一步踐行了 iWave 對客戶成功的承諾。這些套件附帶完整的用戶文檔、軟件驅(qū)動程序和電路板支持包，使客戶能夠快速評估和進(jìn)行原型開發(fā)。通過提供這些資源，iWave 可幫助客戶縮短開發(fā)時間，更快地將產(chǎn)品推向市場。

結(jié)語

iWave 的 iW-RainboW-G58M SoM 配備了具有集成 AI 的 Intel Agilex 5 FPGA，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，適用于高性能、低延遲處理和可支持嵌入式 AI/ML 的定制邏輯實(shí)施的應(yīng)用，使其成為醫(yī)療成像、機(jī)器人和工業(yè)自動化等行業(yè)的理想選擇。

審核編輯 黃宇