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KI an der Edge: Hype oder reif für den Praxiseinsatz?

Wie kann eine kleine Kamera dabei helfen?

Ich habe mich intensiv mit Lifestyle-Action-Kameras beschäftigt, um all meine Outdoor-Abenteuer festzuhalten. Natürlich habe ich mir GoPro angesehen, aber ich habe mich auch gefragt, ob es nicht etwas anderes gibt. Bei meinen Recherchen bin ich auf eine Mini-Würfelkamera gestoßen, die perfekt für die Aufnahme meiner Outdoor-Aktivitäten geeignet scheint. Jetzt gibt es eine weitere Würfelkamera, die auf KI-Inferenzierung ausgelegt ist und alle Ihre Entwicklungen im Bereich der Edge-Anwendungen erfassen kann.

Für künstliche Intelligenz (KI) sind extreme Rechenleistungen erforderlich. Maxim Integrated^® ist jetzt Teil von Analog Devices und nutzt seine Erfahrung als führender Anbieter von Ultra-Low-Power-Mikrocontrollern, um den Energieverbrauch für Edge-KI-Berechnungen zu reduzieren. Dieser Blog befasst sich mit dem Referenzdesign der MAXREFDES178 Würfelkamera und zeigt, wie die Stromversorgungskabel, die lange mit der Nutzung von KI-Lösungen verbunden waren, überflüssig werden.

Die Möglichkeiten von Machine Vision (MV) und anderen fortschrittlichen KI-Inferenzen, die in einem batteriebetriebenen Gerät laufen, sind faszinierend. Analog Devices hat drei Schlüsselbereiche der KI-Inferenzierung erkannt, für die das Unternehmen eine Lösung anbieten kann, die Folgendes ermöglicht:

1. Demonstration zahlreicher Anwendungsfälle für Edge-KI-Inferenzierung
2. Durchführung von leistungsstarker KI-Inferenzierung mit sehr geringem Energieaufwand
3. Senkung der Ressourcenbarrieren für den Einstieg in die KI-Inferenzierung

Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden, entwickelte Analog Devices die KI-Würfelkamera, auch bekannt als MAXREFDES178 (Abbildung 1).

Abbildung 1: Die KI-Würfelkamera MAXREFDES178 löst drei kritische Herausforderungen für Entwickler: die Demonstration von Anwendungsfällen, die Reduzierung des Stromverbrauchs und die Senkung der Ressourcenbarriere für den Einstieg. (Quelle: Maxim Integrated, jetzt Teil von Analog Devices)

Die MAXREFDES178 ist ein Würfelkamera-Referenzdesign, das auf den Mikrocontrollern (MCUs) MAX78000 und MAX32666 basiert. Es unterstützt die Entwickler von KI-Edge-Anwendungen dabei, ihre Proof-of-Concept (PoC)-Phase bis zur Marktreife für KI-Anwendungen, einschließlich Robotik, zu beschleunigen. Der MAX78000 ist ein einzigartiger KI-Mikrocontroller, mit dem neuronale Netze (NN) bei extrem niedrigem Stromverbrauch arbeiten und im Edge-Bereich des IoT eingesetzt werden können. Mit dem hardwarebasierten CNN-Beschleuniger (Convolutional Neural Network) von Analog Devices können batteriebetriebene Anwendungen Machine Vision und andere KI-Inferenzen ausführen und verbrauchen dabei nur wenige Mikrojoule (µJ) an Energie. Die einzigartige energieeffiziente Architektur des MAX78000 ermöglicht batteriebetriebene KI-Anwendungen wie Gesichtserkennung, umfangreiches Sprachvokabular, Keyword-Spotting, Szenensegmentierung und Objekterkennung.

Die Würfelkamera MAXREFDES178 ist zwar klein, bietet aber dennoch zahlreiche Funktionen: Kamera, Mikrofon, SD-Kartenslot, Touchscreen, Tasten und LEDs ermöglichen die Interaktion mit der realen Welt. Im Inneren stecken zahlreiche Halbleiterkomponenten: ein Bluetooth^®-Mikrocontroller, ein Batterieladegerät, ein Audiocodec und zwei MAX78000 KI-Prozessoren. Der eine ist mit einem Bildsensor verbunden und für Bild- und Videoanwendungen konzipiert, während der andere MAX78000 mit dem Mikrofoneingang verbunden ist und für Sprach- und Audioanwendungen ausgelegt ist. Und trotz dieser zahlreichen Funktionen und Elemente bietet die Würfelkamera im Inneren noch eine Menge Platz für künftige Erweiterungen (Abbildung 2).

Abbildung 2: Das Innenleben der KI-Würfelkamera ist vollgepackt mit Funktionen und bietet ausreichend Platz für zukünftige Erweiterungen. (Quelle: Maxim Integrated, jetzt Teil von Analog Devices)

Im Google Play Store ist eine Android-App verfügbar, mit der sich die Würfelkamera einfach verwalten lässt. So können Sie beispielsweise zusammen mit der Face ID-Demo ein Foto von Ihrem Gesicht aufnehmen, das dann als neues eingebettetes Bild an die Würfelkamera gesendet wird. Die Face ID-Demo erkennt Sie dann anhand Ihres Gesichts – und nicht nur die Prominenten aus der Standarddatenbank.

Die KI-Würfelkamera hat ein sehr weites Anwendungsspektrum. Dazu zählt auch die Audioverarbeitung mit Sprachsteuerung/Worterkennung/Multi-Wort-Erkennung, Geräuschklassifizierung oder Geräuschunterdrückung (Abbildung 3).

Abbildung 3: Die KI-Würfelkamera verfügt über ein digitales Mikrofon, mehrere Audiocodecs mit Stereo-Audioeingang und -ausgang und kann somit auch Audioverarbeitung durchführen. (Quelle: Mouser Electronics)

Außerdem kann sie durch Bildanalyse, Objekterkennung und Klassifizierung auch Gesichtserkennung und -identifizierung durchführen (Abbildung 4).

Abbildung 4: Die KI-Würfelkamera kann Bilder durch ein trainiertes Convolutional Neural Network (CNN) verarbeiten. (Quelle: Mouser Electronics)

Zudem kann sie Zeitseriendaten analysieren, beispielsweise für die Analyse von Herzfrequenzen/Gesundheitssignalen, Multisensor-Analysen und vorausschauende Wartung (Abbildung 5).

Abbildung 5: Da die KI-Würfelkamera in der Lage ist, Zeitreihendaten zu analysieren, kann sie für die vorausschauende Wartung eingesetzt werden. (Quelle: Mouser Electronics)

Fazit

Die Würfelkamera MAXREFDES178 arbeitet mit dem KI-Prozessor MAX78000 und ist ein echtes und konkretes Referenzdesign. Es bestätigt nicht nur, dass großartige Entwickler oft ähnlich denken, in diesem Fall ist es sogar quadratisch. Die Würfelkamera unterstützt Entwickler dabei, ihre Kreativität zu entfalten und zeigt, dass KI bereit ist für den Einsatz in der Praxis. Sie hilft Ihnen sogar, Ihren Chef davon zu überzeugen, für Ihr nächstes Produkt etwas Außergewöhnliches in Angriff zu nehmen. Ihre Entwicklungsreise kann beginnen.