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Zusatzkarte oder per GPU

KI-Beschleuniger für Embedded-Anwendungen

15. Dezember 2020, 06:00 Uhr   |  Manne Kreuzer

KI-Beschleuniger für Embedded-Anwendungen
© Kontron

Der neue KI-Beschleuniger von Kontron ist ein kompaktes M.2-Modul.

Kontron will den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) mit der „Kontron Industrial AI Platform“ als Zusatzkarte beschleunigen und nutzt für das neueste Smarc-Modul die GPU für mehr Performance.

Künstliche Intelligenz im Intelligent Edge gewinnt in der industriellen Automatisierung immer stärker an Bedeutung. Die neue kompakte „Kontron AI Platform“ besteht aus einem M.2-Modul mit dem Google-Coral-Beschleuniger-Chip für das Software-Ökosystem TensorFlow Lite auf einem 2,5-Zoll- pITX Single-Board-Computer von Kontron mit einem NXP-i.MX8M- Prozessor. Die TPU (Tensor Processing Unit) unterstützt Small- und Low Power-Applikationen und benötigt nur 1 Watt für 2 TOPS, also 2 Watt bei 4 TOPS (trillion operations per second). Gegenüber einer Bild- und Videodatenverarbeitungsanwendung mit einfachen USB-Kameras ohne TPU mit rund 6 Frames/s ergibt sich mit TPU eine fünffache Geschwindigkeit von 30 Frames/s.

Im Rahmen von Industrie 4.0-Applikationen kommen immer häufiger Themen wie Objekterkennung- und Klassifizierung sowie Qualitätsinspektion von Objekten und Predictive Maintenance zum Einsatz, die auf KI-Algorithmen aufbauen. Auch bei Point-of-Sales-Applikationen spielt Künstliche Intelligenz eine immer wichtigere Rolle, um Werbung und relevante Informationen zielgerichteter zu platzieren. Die Kontron-Lösung lässt sich dafür flexibel an die jeweiligen Anwendungsbedürfnisse anpassen. Alle aktuellen Anwendungen von TensorFlow Lite sowie vortrainierte Modelle können kostenlos heruntergeladen werden, ermöglichen eine schnelle und unkomplizierte Entwicklung eigener neuronaler Netzwerke mit AI/ML/DL-Anwendungen, und somit eine deutlich reduzierte Time-to-Market.

Die neue KI-Plattform eignet sich für den Einsatz in rauen Umgebungen mit erweiterten Temperaturbereichen von -40°C bis 85°C und unterstützt Yocto Linux mit aktuellem Kernel. Ab dem ersten Quartal 2021 wird die Plattform auch auf weiteren Kontron-Systemen verfügbar sein.

Dies trifft aufgrund ihrer geringen Größe nicht auf Smarc-Module zu. Allerdings müssen auch hier die Anwender nicht auf KI-Beschleunigung verzichten. So nutzt Kontron für das Smarc-2.1-Modul „fA3399“ erstmals eine Arm-CPU von Rockchip. Im Benchmark der Arm-basierten Module weist das neue Modul, nach Angaben von Kontron, die höchste Performance im Vergleich zum Preis auf – dank sechs Prozessorkerne, die sich aus einem energiesparenden Dual-core Arm Cortex-A72 und Quad Cortex-A53 ergeben. Hinzu kommt eine Arm-Mali-T860MP4-GPU für die Performance bei 2D- und 3D-Grafik sowie KI.

Die Rockchip-CPU RK3399K ist für Kontron eine interessante Plattform für unkritische Anwendungen rund um POS/POI wie Digital Signage, Retail oder Kiosk. Hier sind Preisdruck und Geschwindigkeit wichtige Treiber, denn um neue Inhalte und Zusammenhänge schnell nah beim Endkunden zu platzieren, ist Time-to-Market entscheidend. Experimentell wird oft nach dem agilen Konzept des Minimum Viable Product (MVP) vorgegangen und in diesem Umfeld der Kundenkommunikation werden auch neue Möglichkeiten der Künstlichen Intelligenz eingesetzt, was eine hohe Rechenleistung erfordert. Das gilt beispielsweise für Werbe- oder Informationsterminals, die anhand von KI-Bilderkennungs-Algorithmen adaptive Inhalte anzeigen – je nach Geschlecht und Alter der Rezipienten. Ein anderes Beispiel sind Supermarkt-Waagen, die automatisch erkennen, welches Obst oder Gemüse gewogen werden soll.

Das robuste Modul entspricht dem neuen Smarc-2.1-Standard mit Abmessungen von 82 mm x 80 mm und ist für den erweiterten Temperaturbereich von -20°C bis 85°C ausgelegt. Zur Ausstattung gehören 2 GB, 4 GB oder 8 GB LPDDR4-Speicher. Displays können über LVDS, DP und HDMI angebunden werden. Zu den weiteren Anschlüssen zählen unter anderem zwei Gbit-Ethernet-Ports, drei PCIe-Schnittstellen, sechs USB-2.0- und eine USB 3.0-Schnittstelle.

Es werden alle gängigen Linux-Betriebssysteme unterstützt und da der Prozessor im Maker-Umfeld sehr gut etabliert ist, entwickelt eine große Community die Open-Source-Anwendungen kontinuierlich weiter. Musterstückzahlen sollen ab Q1/2021 verfügbar sein. Kontron plant auch ein 3,5-Zoll-Board mit dieser CPU.

Mit dem Smarc-2.1-Modul „fA3399“ nutzt Kontron erstmals die Rockchip-CPU RK3399K.
© Kontron

Mit dem Smarc-2.1-Modul „fA3399“ nutzt Kontron erstmals die Rockchip-CPU RK3399K.

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