As plataformas de hardware de aprendizado de máquina estão crescendo rapidamente e ficando mais baratas. Os módulos Nvidia Jetson permitem criar soluções eficientes e acessíveis de Edge Computing. Hoje tornou-se possível instalar um sistema de alto desempenho com 256 núcleos gráficos Nvidia Cuda em um computador do tamanho de uma palma.
Neste artigo, analisaremos o que é Edge Computing, falaremos sobre os módulos Nvidia Jetson e mostraremos as soluções que pudemos desenvolver com base neles.
Computação de borda
O conceito de Edge Computing envolve economizar recursos, transferindo a energia da computação o mais próximo possível do equipamento final.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---------------------Considere um exemplo de um projeto real: o cliente precisa reconhecer o número do carro que se aproxima do portão em um local remoto. Uma câmera digital de alta resolução está instalada acima do portão. A única conexão com o objeto é um canal de Internet móvel caro. Anteriormente, o cliente tinha que processar qualquer movimento no vídeo e enviar quadros da câmera para o servidor para reconhecimento. A maioria dos quadros enviados continha falsos positivos: o movimento de pessoas, animais, eventos climáticos. Isso levou ao aumento do consumo de tráfego móvel. Com o advento das soluções Edge Computing acessíveis, tornou-se possível processar o fluxo de vídeo localmente nas instalações, usando o aprendizado de máquina para distinguir um carro em movimento de outros fenômenos e até reconhecer seu número. Como resultado, o envio de dados ao servidor por meio de um caro canal da Internet limitou-se ao envio de uma sequência de texto com o número do carro. Isso permitiu reduzir o custo do tráfego móvel às vezes.
O que é a Nvidia Jetson?
A Nvidia Jetson é uma família de módulos de computação incorporados no formato SoM (System On Module), focados na criação de sistemas de aprendizado de máquina compactos e com baixo consumo de energia. Os módulos Nvidia Jetson são placas compactas que contêm todos os componentes de um computador completo: processador, núcleos de vídeo, RAM, controladores USB, etc. Eles são projetados para serem incorporados em outras placas (placa transportadora), projetadas para tarefas específicas.
O uso do SoM simplifica bastante o desenvolvimento de sistemas embarcados, pois o fabricante de uma solução específica precisa apenas desenvolver uma placa transportadora para a periferia e inserir um módulo de computação pronto. Isso permite reduzir o custo de desenvolvimento de placas-mãe complexas e focar na qualidade de construção e em opções adicionais. Também é mais fácil para os desenvolvedores, pois eles podem usar o mesmo módulo SoM na forma de um Kit de Avaliação, enquanto o dispositivo final ainda não está pronto. Como resultado, o desenvolvedor de software obtém um ambiente de hardware previsível e pode ter certeza de que, ao transferir programas para o dispositivo final, ele terá exatamente o mesmo desempenho. Isso é especialmente importante no desenvolvimento de sistemas de aprendizado de máquina, quando o resultado é altamente dependente das características do ferro.
Jetson nano
Nvidia Jetson Nano é o módulo mais jovem da linha Jetson, projetado para ser incorporado em dispositivos finais, como câmeras, DVRs, robôs, terminais interativos e eletrônicos de consumo. Projetado no formato SO-DIMM como placa principal para laptops.
Características
Processador : ARM Cortex-A57 MPCore de quatro núcleos a 1,4 GHz
GPU : Maxwell com 128 núcleos CUDA
Codec de hardware de vídeo: codificação 4K a 30fps (codec H.264 / H.265) e decodificação 4K a 60fps
Saída de Vídeo: HDMI 2.0 ou DP1.2 | eDP 1.4 | DSI (1 × 2), dois ao mesmo tempo
RAM: LPDDR4 de 4 GB de 64 bits; 25,6 GB / s
Memória Flash: 16 GB eMMC (para sistema operacional)
Interfaces: 1 × 1/2/4 PCIE, 1 × USB 3.0, 3 × USB 2.0, Gigabit Ethernet
E / S: 1 × SDIO / 2 × SPI / 6 × I2C / 2 × I2S / GPIO pinos
Sistemas operacionais: Linux
Dimensões: 69,5 × 45 mm
Conexão : conector DDR4 SO-DIMM de 260 pinos
Devido ao baixo custo do módulo Jetson Nano, muitos desenvolvedores conseguiram testá-lo no trabalho. Mesmo no hub, já existem vários artigos sobre o uso para visão de máquina e reconhecimento de padrões:
Jetson Nano demo reconhecimento . Este é o módulo mais acessível e popular para implantar sistemas de aprendizado de máquina.
DVR MIC-710IVA baseado na Nvidia Jetson Nano
Apresentamos uma solução de vigilância por vídeo inteligente completa - o
DVR digital de 8 canais
MIC-710IVA, baseado no Nvidia Jetson Nano. Permite integrar sistemas de visão de máquina sem criar um complexo complexo de vários dispositivos.
O MIC-710IVA combina:- Gravador de vídeo digital com sistema de armazenamento
- Módulo de computação de 128 núcleos CUDA para processamento de vídeo em tempo real
- Switch PoE de 8 portas para conectar câmeras diretamente
- Bloco de entrada / saída digital para controle de relés, chaves reed, alarmes, etc.
O aprendizado de máquina tornou-se rapidamente uma tendência na vigilância por vídeo. Permite automatizar o que uma pessoa tinha que fazer anteriormente, por exemplo, para identificar comportamentos anormais de pessoas, carros, fenômenos naturais, detectar acidentes, analisar a carga de trabalho de objetos etc. Você não precisa mais confiar na atenção do expedidor. Esses sistemas são procurados no varejo, complexos de segurança, centros de transporte.
Especificações técnicas MIC-710IVA
- Construído em NVIDIA Jetson Nano
- 8 portas PoE para filmadoras
- Capacidade de instalar dois discos rígidos de 3,5 "
- SO Linux
- Baixo consumo de energia
- Suporte para codecs de vídeo H.264 / H.265
- Interface RS-485 e entradas / saídas digitais de 8 bits
Painel traseiro do DVR MIC-710IVAO DVR
MIC-710IVA permite executar o processamento inicial de vídeo em tempo real, sem a necessidade de transmitir todo o fluxo para data centers remotos. Isso reduz a carga na rede e elimina a necessidade de transferir dados confidenciais para terceiros.
Jetson tegra x2
O Jetson Tegra é o módulo mais antigo da programação, quase três vezes mais produtivo que o Jetson Nano. É feito no formato da placa do mezanino, ou seja, é inserido em outra placa através de um conector especial de 400 pinos. Há também uma versão TX2i com uma faixa de temperatura operacional estendida.
Características
Processador :
CPU Quad-core ARM Cortex-A57 MPCore + CPU NVIDIA Denver 2 de núcleo duplo 64 64 bits
GPU : 256 núcleos NVIDIA Pascal + 256 núcleos NVIDIA CUDA
RAM: LPDDR4 de 8 ou 4 GB de 64 bits; 59,7 GB / s
Conexão : 400 pinos
Este módulo é destinado a desenvolvedores profissionais e custa quatro vezes mais caro que o Jetson Nano. O módulo Jetson TX2 foi projetado para uma computação mais poderosa. É usado em robótica, indústria, aeronaves, etc.
Computador industrial compacto MIC-720AI
O MIC-720AI é baseado na plataforma Jetson TX2 com refrigeração totalmente passiva e foi projetado para instalação em sistemas industriais de visão de máquina, produção e objetos em movimento. O design sem ventilador fornece uma operação silenciosa completa e permite que você use o computador em locais empoeirados, sem a necessidade de manutenção.
A presença de uma porta PoE permite conectar uma câmera Ethernet diretamente a um computador sem a necessidade de usar injetores e equipamentos intermediários.
Especificações técnicas MIC-720AI- Baseado no Nvidia Tegra X2
- Arrefecimento Totalmente Passivo
- Dois USB 3.0, um USB 2.0 OTG / Host
- Porta Ethernet com suporte para 802.3af PoE
- SO Linux
- Ampla faixa de temperatura
Na parte traseira do computador, há uma porta USB 2.0 com a capacidade de alternar entre os modos OTG e Host. No modo OTG, o computador pode ser conectado como uma unidade USB a outro computador para transferência de dados e atualizações de software.
O MIC-720AI é adequado para a construção de sistemas de controle de produção e análise de fluxo de vídeo de alta precisão.
Jetson xavier
Jetson Xavier é o módulo mais produtivo da linha. Projetado para instalação em carros, aeronaves e outros sistemas com um grande fluxo de dados de vídeo. Feito no formato da placa do mezanino. O Jetson Xavier é 20 vezes o desempenho do Jetson TX2 e tem 512 núcleos Nvidia Volta a bordo. Nesse caso, o módulo consome até 30W.
Computador industrial de alto desempenho MIC-730AI
O
computador MIC-730AI é construído com base na Jetson Xavier e foi projetado para instalação em sistemas de produção de alto desempenho, onde é necessário o processamento de uma grande quantidade de dados. Como no
MIC-720AI , o sistema de resfriamento é feito inteiramente de componentes passivos e não usa ventiladores. A configuração do computador pode ser expandida conectando duas placas PCIe x8 / x4 através do módulo de expansão iModule MIC-75M20.
Especificações técnicas MIC-730AIBaseado em Nvidia Xavier
Arrefecimento passivo
Dois USB 3.0, dois USB 2.0
2 portas Ethernet
Capacidade de conectar duas placas PCIe (via iModule MIC-75M20)
Capacidade de conectar 1x MiniPCIe e 1x M.2 (PCIex4 NVMe)
Duas portas seriais RS-485/232
Sistema operacional Linux pré-instalado Ubuntu 18.04
Baixo consumo de energia
Conclusão
O aprendizado de máquina está se tornando disponível para uso em muitos setores. Na Advantech, acreditamos que as tecnologias de aprendizado de máquina hoje em dia podem aumentar significativamente a eficiência do trabalho e automatizar processos que antes eram impossíveis de imaginar sem a intervenção humana. Esperamos que nossas soluções de hardware tornem mais fácil para os clientes integrar o aprendizado de máquina em seu trabalho.