Новый чип Arm Cortex-M52 обеспечит возможность анализа на основе искусственного интеллекта в небольших устройствах Интернета вещей (IoT) на периферии, сообщает портал The New Stack.
В наши дни ИИ присутствует повсюду, но по-настоящему он необходим на самой дальней периферии, там, где IoT-устройства генерируют огромные объемы данных, которые необходимо анализировать, где можно получать и использовать предиктивные инсайты, а также где можно выполнять вычисления, оптимизированные для машинного обучения.
«Только с помощью ИИ мы сможем по-настоящему масштабировать IoT и стимулировать дальнейшие инновации и внедрениz, которые, по нашему мнению, еще впереди, — говорит Пол Уильямсон, старший вице-президент и генеральный менеджер направления IoT компании Arm. — Однако разработчики сталкиваются с трудностями. Им необходимо расширять аппаратные возможности своей платформы, но при этом им нужна упрощенная платформа для разработки ПО».
Именно это, по его словам, и обеспечивает новый Cortex-M52 — последнее пополнение семейства недорогих и энергоэффективных микроконтроллеров Cortex-M, ориентированных на самые маленькие IoT- и встраиваемые устройства.
«Сочетание достижений в области ИИ и повсеместного распространения технологий подключения означает, что в небольших, чувствительных к стоимости устройствах может быть реализован встроенный интеллект, и они могут стать „умнее“ и „способнее“, — считает Уильямсон. — Эти устройства смогут работать с высокой степенью конфиденциальности и надежности благодаря меньшей зависимости от облака».
По его мнению, для того чтобы отрасль смогла реализовать эту возможность, поставщикам чипов и разработчикам необходимо получить доступ к большему количеству возможностей ИИ, чтобы обеспечить требуемый интеллект, причем в условиях ограничений по стоимости и мощности, что характерно для небольших встраиваемых устройств.
Быстрорастущий рынок ИИ в IoT
Сектор ИИ в IoT — это быстрорастущее пространство, поскольку организации обращаются к ИИ и МО для осмысления данных, которые генерируют эти устройства (в настоящее время их насчитывается около 15 млрд.). По прогнозам Pragma Market Research, этот сегмент рынка, объем которого в прошлом году составил 10,3 млрд. долл., к
«Ключевой фактор успеха IoT — возможность вместить как можно больше интеллектуальных данных в конечные устройства, чтобы снизить нагрузку на связанные облачные сервисы, — говорит Роб Эндерле, главный аналитик Enderle Group. — Но реализация должна быть очень эффективной, так как на конечных устройствах часто доступно очень мало энергии, поступающей от аккумуляторов, а иногда и солнечных батарей».
Cortex-M52 создан с использованием технологии Helium, которая является расширением архитектуры Armv8.1-M и позволяет повысить производительность приложений МО и цифровой обработки сигналов (DSP). Благодаря Helium новый чип повышает производительность DSP и МО без использования специализированных ускорителей или нейронного процессора (NPU) Arm Ethos, который применяется в высокопроизводительных Cortex-M85 и среднепроизводительных M55.
Преимущество Helium
По словам Уильямсона, повышение производительности за счет использования Helium позволяет разработчикам внедрять более требовательные к вычислительной мощности алгоритмы МО.
Cortex-M52 был создан в результате совместной работы компании Arm и инженерной группы Arm China и позиционируется для рабочих нагрузок, которые сейчас выполняются на Cortex-M4 и M33.
Процессор обеспечивает
Кроме того, площадь чипа уменьшилась на 23%, что дает производителям больше возможностей при поиске компромисса между производительностью и стоимостью.
Для обеспечения безопасности в Cortex-M52 используются последние расширения Armv8.1-M Pointer Authentication and Branch Target Identification (PACBTI) и технология TrustZone от Arm. Это также поможет производителям микросхем перейти на уровень PSA Certified Level 2 для создания PSA-сертифицированных IoT-устройств.
Разработчики получат унифицированную среду
Для разработчиков новинка открывает широкий спектр сценариев использования, включая обнаружение вибраций, аномалий и ключевых слов, а также объединение датчиков. «Это дает им больше возможностей для оптимизации IoT-решений», — говорит Эндерле.
Новый дизайн микросхемы обеспечивает единую среду разработки ПО и инструментарий Cortex-M. Другие чипы семейства Cortex-M включают в себя встроенный код, код DSP и модель нейронной сети. В Cortex-M52 все это объединено в единый поток разработки ПО, что обеспечивает программистам более простой путь разработки, работающий с общими фреймворками МО и существующими инструментами.
«Разработчик может писать код на одном языке с использованием общего API, добиваясь того прироста производительности, который ему необходим как в DSP-, так и в MО-элементах его приложения, — говорит Уильямсон. — При этом нет необходимости разбираться в специфических аппаратных деталях процессора».
Разработчикам необходима высокая производительность DSP и МО, чтобы использовать возможности ИИ. Ранее это означало использование CPU, DSP и NPU. «Им приходилось создавать аппаратное обеспечение, а после его создания, возможно, писать и отлаживать код на нескольких чипах или нескольких процессорах в рамках одного проекта, — поясняет Уильямсон. — Для этого может понадобиться три отдельных цепочки инструментов, компиляторы, отладчики, и разработчик должен будет глубоко понимать тайминг, доступ к памяти и планирование событий для нескольких процессоров. Очень сложная задача».
По его словам, производители микросхем уже имеют Cortex-M52, и в следующем году он начнет реализовываться в конкретных микросхемах.
Следим за RISC-V
Другие производители микросхем, от Intel, AMD и Nvidia до растущего числа небольших компаний, также стремятся внедрить больше возможностей ИИ в IoT и встраиваемые устройства, но, по словам Эндерле, «потенциально большую опасность для Arm представляет архитектура RISC-V, которая все активнее внедряется, и использование для ее реализации ASIC вместо процессоров».
RISC-V появилась на рынке около десяти лет назад, предоставив производителям и разработчикам микросхем открытый дизайн от RISC-V International, которая занимается разработкой архитектуры микросхем. Она позиционируется в качестве альтернативы x86 и Arm.
Недавно RISC-V International провозгласила идею о том, что эта архитектура может использоваться в любых устройствах — от IoT и облачных вычислений до ПК и серверов дата-центров. И эта идея набирает обороты: Apple устанавливает контроллеры RISC-V в свои микросхемы, а другие компании, такие как AMD и Qualcomm, рассматривают эту архитектуру.
На данный момент ситуация складывается в пользу Arm. В то время как на рынке присутствует около 10 млрд. ядер RISC-V с перспективой роста в ближайшие годы, Arm оценивает количество отгруженных устройств на базе Cortex-M в 100 млрд. штук.
Тем не менее, RISC-V обладает той открытой атмосферой, к которой разработчики и организации привыкли благодаря Linux и другому открытому ПО. Компании могут лицензировать эту архитектуру, создавая свои собственные версии чипа. «Это дешевле, и разработчики архитектуры более открыты, — сказал Эндерле. — Многие Arm-разработчики уже перешли или переходят на нее. И Qualcomm, и AMD также рассматривают эту технологию».
