エッジ AI

インダストリアル IoT のエッジでマルチセンサー分析および機械学習アプリケーションを業界で最も低レイテンシ、低消費電力、低コストで実現

概要

分析および機械学習は、予知保全、デジタルツインモデルベースの制御、異常値検知など、そのほか多数のユースケースのさまざまな形で応用されています。ザイリンクスとそのエコシステムでは、ユーザートレンドに基づいてこれらのエッジアプリケーションに対応するさまざまなアプローチを提供しています。

分析および機械学習

エッジ AI プラットフォーム

ザイリンクスのエッジ AI プラットフォームは、AI 推論向けに独自開発した特許取得済みの深層学習アクセラレーション技術を提供します。DNN モデルのコンパイルだけでなく、圧縮 (プルーニングと量子化) 用のツールも含まれます。一般的なネットワーク向けのプルーニング済みリファレンスモデルを利用して、インプリメンテーションを迅速化できます。ネットワークは主に分類、セグメント化、および検知に焦点があてられています。サポートされている深層学習フレームワークは、Caffe、TensorFlow、および mxnet です。

PYNQ - Zynq で Python を利用

PYNQ は、python ベースの制御、エッジ分析、および機械学習を提供します。PYNQ は、Zynq SoC 向けのソフトウェア/ハードウェアフレームワークであり、ソフトウェア分析や操作をエンベデッドプロセッサで効率的に実行することを目的として、センサーなどのデータを前処理するためにプログラマブルハードウェアを活用します。PYNQ は、Numpy、Scikit-Learn、Pandas などの主な Python ライブラリをすべてサポートしています。

クラウドプロバイダー

業界の傾向としては、次の影響を受けてクラウド処理からエッジ処理へ部分的にシフトしています。

物理アセットは、データアクイジションポイントに最も近い低レイテンシの判定/動作が必要です (通常 10ms 未満)。
一般的に生成されるデータサイズが大きいため、これらのデータをすべて移動して格納するには、OPEX コスト、時間、およびプライバシーの問題を考慮するとあまり好ましくありません。

ザイリンクスは、このような傾向に対処するために、業界で最も高性能なシングルチップのエッジ向けエンベデッドプロセッシングプラットフォームを提供しています。さらに、ザイリンクスの SoC ポートフォリオを利用し、エコシステムが大手クラウドサービスプロバイダーと連携することで、クラウドとエッジへのタスク分散が可能になると同時に、アプリケーションをクラウドからエッジへ移行することも可能になります。

AWS IoT

AWS IoT 搭載のザイリンクスソリューションは、エッジとクラウド間に独自の協調的な機械学習機能を提供

AWS IoT Greengrass: AWS をエッジデバイスにシームレスに拡張することで、エッジデバイスは、管理、分析、耐久性のあるストレージのためにクラウドを使用しながら、生成したデータに基づいてローカルで動作可能

AWS FreeRTOS: 低消費電力の小型エッジデバイスを簡単にプログラム、デプロイ、保護、接続、および管理できるようにするマイクロコントローラー用のオペレーティングシステム

*AWS Sagemaker: データのラベル付けと準備、アルゴリズム選択、アルゴリズムトレーニング、運用のための調整と最適化、予測、実行に至るまで機械学習ワークフロー全体をカバーする完全管理型のサービス

*AWS Robomaker: AWS RoboMaker は、大規模なインテリジェントロボットアプリケーションの開発、テスト、および運用を容易にするサービス

Microsoft Azure IoT

Azure IoT 搭載のザイリンクスソリューションは、エッジとクラウド間に独自の協調的な機械学習機能を提供

*Azure Sphere: エッジとクラウド間の Zynq ベースデバイスを安全に接続

*Azure IoT Hub: アセット全体を接続、監視、管理

*Azure IoT Edge: クラウドインテリジェンスと分析をエッジデバイスにまで拡張

*Azure IoT Digital Twins: 次世代の空間インテリジェンスソリューションを構築

*現在開発中のため、最新情報については FAE へお問い合わせください。

SoC インテグレーション

ザイリンクス SDK

ソフトウェア開発キット (SDK) は、ザイリンクスの Arm ベース SoC またはソフト IP ベースマイクロプロセッサのいずれかでエンベデッドアプリケーションを作成するための統合設計環境です。
SDK は、ホモジニアス/ヘテロジニアスマルチプロセッサの設計、デバッグ、および性能解析をサポートする業界初のアプリケーション IDE です。

SDK のダウンロード

Vivado HLS

Vivado 高位合成ツールは、C、C++、System C 言語を使用して、直接ザイリンクスのプログラマブルデバイスをターゲットにできるため、手動で RTL を作成する必要がありません。
C/C++ テストベンチシミュレーションを使用する迅速な検証、自動の VHDL/Verilog シミュレーションおよびテストベンチ生成が可能です。

Vivado HLS をダウンロード

SDSoC

ソフトウェア定義のシステムオンチップは、密結合したハードウェア/ソフトウェアの設計に最適な開発環境です。
ハードウェアとソフトウェアのシームレスな統合を可能にします。
メモリの割り当て、キャッシュ管理、DMA、およびデバイス間の相互作用を自動化し、合理化します。

SDSoC をダウンロード

ニーズに合わせてデザインされたソリューション

ソリューションプロバイダー	説明	デバイスサポート
ザイリンクス	ザイリンクス AI の利点
ザイリンクス - エッジ AI プラットフォーム	エッジ AI 開発者ハブ DNNDK ザイリンクスのエッジ側の開発向けホワイトペーパー (WP490 - 日本語版)	Zynq UltraScale+ Zynq 7000
Xilinx - PYNQ	PYNQ ウェブサイト PYNQ コミュニティのプロジェクト	Zynq UltraScale+ Zynq 7000
AWS IoT	AWS 認定のザイリンクス製品 AWS IoT Xilinx – AWS ワークショップ	Zynq UltraScale+ Zynq 7000
Azure IoT	Azure IoT	Zynq UltraScale+ Zynq 7000
ザイリンクスツール	SDSoC Vivado HLx SDK	Zynq UltraScale+ Zynq 7000
ザイリンクス	SPYN デザインファイルコミュニティポータル	Zynq UltraScale+ Zynq 7000

エコシステムソリューション

ソリューションプロバイダー	説明	デバイスサポート
Kortiq	AIScale – 小型かつ高効率な CNN アクセラレータ	Zynq UltraScale+ Zynq 7000
Silicon Software 社	Visual Applets	Zynq UltraScale+ Zynq 7000 Kintex 7000

資料

機械学習のランドスケープ

Zynq で Python (PYNQ) を利用するエッジアナリティクス (日本語版)

ザイリンクスデバイスを使用する深層学習 (日本語版)

インテリジェント IIoT エッジプラットフォーム (日本語版)

ソリューションスタック

インダストリアル IoT 製品の中には、ザイリンクス IIoT ソリューションスタックのすべての要素が必要になるものがあります。ザイリンクスの IIoT ソリューションスタックは、ザイリンクスおよびエコシステムが提供する構築ブロックとインダストリアル IoT プラットフォームで使用されるソリューションで構成されています。ザイリンクスベースのインダストリアル IoT システムを使用する場合、ゼロから設計する必要はありません。ザイリンクス IIoT ソリューションスタックのさまざまな要素を理解して、開発時間とコストを最小限に抑え、次回のインダストリアル IoT プラットフォームでデザインを最大限に再利用してください。