【ホワイトペーパー】画像AI・エッジAIの『現場実装』に向けたアプローチ方法　―　過酷な設置環境へのAI実装に必要な手法とは？Rev1.0

■画像AIやエッジAI実装の課題■

昨今、様々な画像AIやエッジAIアプリケーションの開発が進み、デバイス実装フェーズに移っています。
それらのデバイス実装フェーズでは、オフィスやデータセンターと違い、厳しい耐環境性がデバイスに求められることが、エッジAIの実装課題として発生しています。
また一方で、エッジで処理するデータは容量増加とリアルタイム要求により部品性能はリニアに上がり続け、結果、CPU、GPU、AIチップの極度の発熱がデバイス実装の課題として加わっています。

エッジAIでは、その処理性能を上げるため、GPUやAIチップなど発熱量の高い部品群の放熱に対応しつつ、極めて厳しい耐環境性を担保するための、温度対策、振動対策、機構設計を進めることが、さまざまな現場へ画像AIやエッジAIのアプリケーションを実装するのに重要な要素となります。

■耐環境性能の高いエッジAIプラットフォーム■

アナログ・テックは、AIチップを耐環境性能に優れた産業用PCに搭載することで、『高温／低温、水、高湿、粉塵』といった過酷な現場環境へ、AIを実装するためのプラットフォームを提供しています。 （詳細を見る）

■AIチップとは■

AIチップとは、AIの演算処理を高速化するための半導体です。
画像処理やAI処理において、学習用はGPUでほぼ標準化されつつあります。一方で、学習用と推論用とではスペックも異なり、推論用ではGPU以外にもFPGAやASICで実現が可能です。
特にエッジ向けの推論用は、IoTと共に現場でAIを処理するデバイスに実装されるため「演算処理のパフォーマンス」だけではなく、「小さい消費電力」「広い動作温度」「長い供給期間」といったデバイスへの組込み実装に向けた採用検討の軸が必要となっています。

■産業用途に適したAIチップのご紹介■

低消費電力で高い推論処理能力を誇るHailo社のAIチップ
『Hailo-8 AI Processor』

Hailo-8プロセッサは、Hailo社により開発されたAI処理に特化したチップです。AIチップのなかでも産業用途に好適な以下の特徴を持っています。
（特徴１）高い電力効率でのAI処理！電力効率3TOPS/W
（特徴２）高い耐環境性能！チップ単体でー40℃～85℃
（特徴３）長期供給を予定！チップ単体で最長10年を予定 （詳細を見る）

アナログ・テックのAT-IPCFGシリーズは、建設・農業・測量現場の安全管理、道路・トンネル・橋梁の検査現場、無人搬送車などの車両、高温／低温、高湿、粉塵が舞う現場環境など、コンピュータが苦手とする過酷な環境に向けて画像AI、エッジAIを展開します。

耐環境性能を高めた筐体に、推論用AIチップやAIモジュールを搭載。高解像度画像や複数台カメラからの映像処理、リアルタイム画像処理、AI推論処理など、低遅延で高速な画像AI処理をエッジデバイスで提供します。
お客様用途に合わせたカスタムやOEMとしての供給が可能です、是非とも弊社へご相談ください。
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当社は、多種多様な産業用途のコンピュータにつき、お客様の製品開発ロードマップの把握から開始させて頂くことで、将来的な採用ハードウェアの仕様変更も考慮にいれながら、ベンダーロックインされ難い、中立な立場での仕様検討からハードウェアをご提案いたします。
当社は、特定のコンポーネントメーカーにとらわれずに、好適なベンダーを組合せることを強みとしており、お客様の開発課題やご要望をお聞かせいただく事で、好適なハードウェア構成でのカスタム産業用コンピュータを提案し、量産化までのご支援をさせて頂きます。
ご要望の内容に応じて、小ロットでのカスタムシャーシでのご提案も可能です。お気軽にご相談ください。

コンサルティング内容は以下の基本情報をご参照ください。

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弊社はお客様のご要望に応じた産業用PC・サーバの製造を手掛けておりますが、さまざまなお客様の要求や、最新技術をあらかじめ"カタチ"にした、ベースモデルをご用意しています。
仕様がマッチすれば、そのままご利用頂けます。
仕様がマッチしなければ、ベースモデルの適合しない個所を状況に合わせてカスタムすることで、仕様設計の短縮や、お客様へのご提供リードタイムの短縮を図ります、お客様の要求仕様に近いベース筐体の確認から検討を開始します。
お客様の要求仕様に近いイメージの筐体がございましたらご相談下さい。

主なベースモデルのラインナップは、下記の基本情報をご参照ください。 （詳細を見る）

１．HailoのAIチップ『Hailo-8 AI プロセッサ』搭載
Hailoは2017年に設立されたエッジデバイス向けに最高性能のAIプロセッサを開発しているチップメーカーです。
同社が開発したAIチップ『Hailo-8』は、データプールとコンピューティングユニットを非常に小さなエリアに配置しており、外部I/FやI/Oを使用せずに低遅延/低消費電力で処理を実現しています。
汎用GPUとも比較して面積を15分の1に削減、20倍の消費電力効率達成しており、FPS比較では1.1倍の性能を達成しています。

●　電力効率3TOPS/Wにおける最高クラスのAI処理性能により1チップ26TOPSの高性能（チップ単体、もしくはM.2モジュール利用時）
●　リアルタイム、低遅延、高効率でのエッジでのAI推論を実行
●　Hailoのデータフローコンパイラと、標準AIフレームワークのサポートにより、開発者は簡単に手早くニューラルネットワークモデルをポーティング可能 （詳細を見る）

１．NVIDIAのVolta AI Architectureのシステムオンモジュール NVIDIA Jetson Xavier NX搭載
384のCUDAコアと48基のTensorコアを搭載し、最大21TOPSで複数の最新ニューラルネットワークを並列で実行。
既にNVIDIAをご利用のお客様は、既存の学習データと開発資産をそのまま踏襲した実装展開が可能です。

２．画像AIのための8ポートPoE（Power Over Ethernet）
合計75Wの8ポートPoEを搭載、Ethernetポートで接続されたカメラに直接給電が可能です。

３．-25℃～55℃動作サポート
-25℃～55℃と広い温度環境レンジでの動作をサポートします。

４．カスタムやOEMが可能なベースモデル
仕様がマッチしなければ、適合しない個所を状況に合わせてカスタムすることで、仕様設計の短縮や、お客様へのご提供リードタイムの短縮を図ります、お客様の要求仕様に近いベース筐体の確認から検討を開始します。 （詳細を見る）

１．Hailo社AIチップHailo-8 Deep Learning Processor搭載
Hailoは2017年、イスラエル国防軍のエリート技術部隊のメンバーによって設立されたエッジデバイス向けに最高性能のAIプロセッサを開発しているチップメーカーです。
Hailo-8はHailoにより開発されたAI処理に特化したアーキテクチャのチップです。
その為、データプールとコンピューティングユニットを非常に小さなエリアに配置することができ、外部I/FやI/Oを使用せずに低遅延/低消費電力で処理を実現することが可能です。
汎用GPUとも比較して面積を15分の1に削減、20倍の消費電力効率達成しており、FPS比較では1.1倍の性能を達成しています。

●　電力効率3TOPS/Wにおける最高クラスのAI処理性能により1チップ13TOPSの高性能（MIni-PCIモジュール利用時）
●　リアルタイム、低遅延、高効率でのエッジでのAI推論を実行
●　Hailoのデータフローコンパイラと、標準AIフレームワークのサポートにより、開発者は簡単に手早くニューラルネットワークモデルをポーティング可能 （詳細を見る）

１．Hailo社AIチップHailo-8 Deep Learning Processor搭載
Hailoは2017年、イスラエル国防軍のエリート技術部隊のメンバーによって設立されたエッジデバイス向けに最高性能のAIプロセッサを開発しているチップメーカーです。
Hailo-8はHailoにより開発されたAI処理に特化したアーキテクチャのチップです。
その為、データプールとコンピューティングユニットを非常に小さなエリアに配置することができ、外部I/FやI/Oを使用せずに低遅延/低消費電力で処理を実現することが可能です。
汎用GPUとも比較して面積を15分の1に削減、20倍の消費電力効率達成しており、FPS比較では1.1倍の性能を達成しています。

●　電力効率3TOPS/Wにおける最高クラスのAI処理性能により1チップ13TOPSの高性能（MIni-PCIモジュール利用時）
●　リアルタイム、低遅延、高効率でのエッジでのAI推論を実行
●　Hailoのデータフローコンパイラと、標準AIフレームワークのサポートにより、開発者は簡単に手早くニューラルネットワークモデルをポーティング可能 （詳細を見る）

１．Hailo社のAIチップを2基搭載、マルチAIアルゴリズムに対応
AT-IPCFG004では、複数のHailo-8 AIチップを搭載することで、ソースに対して複数のアルゴリズムを同時に適用することが可能です。
エリア認識と物体認識、物体認識と姿勢推定など、種類の違う学習モデルを入力ソースに対して同時に適用することでAIの推論機能を拡張します。

２．Hailo社AIチップHailo-8 AIプロセッサ搭載
Hailoは2017年に設立されたエッジデバイス向けに最高性能のAIプロセッサを開発しているチップメーカーです。
同社が開発したHailo-8 AIプロセッサは、データプールとコンピューティングユニットを非常に小さなエリアに配置し、外部I/FやI/Oを使用せずに低遅延/低消費電力で処理を実現しました。

●　電力効率3TOPS/Wにおける最高クラスのAI処理性能により1チップ26TOPSの高性能（チップ単体、もしくはM.2モジュール利用時）
●　リアルタイム、低遅延、高効率でのAI推論を実行
●　HailoのSDKにより、簡単にニューラルネットワークモデルをポーティング可能 （詳細を見る）

■1台のファンレス筐体に２基の『Hailo-8 AIプロセッサ』を搭載■

『AT-IPCFG004』は、産業向けの高性能AIチップを2基搭載し、エリア認識と物体認識、物体認識と姿勢推定など、種類の違う学習モデルを入力ソースに対して同時に適用することで、AIの推論機能を拡張することができる、耐環境性能に優れた産業用コンピュータです。

■Hailoの高性能AIチップを２基搭載、マルチAIアルゴリズムに対応■

AIのディープラーニングでは、画像、音声、時系列など『扱うデータソースの種類』や、分類、深度推定、物体認識、顔の検出、姿勢の推定など、そのデータソースで何を学習させたいか『分析の用途』に応じて、都度、適したアルゴリズムを選択して適用します。
一般的に、エッジ推論では、一つの画像ソースに対して一つの学習モデルが実行されます。
AT-IPCFG004では、複数のHailo-8を搭載することで、ソースに対して『複数のアルゴリズムを同時に適用する』ことが可能となりました。
 （詳細を見る）

１．HailoのAIチップ『Hailo-8 AI プロセッサ』搭載
Hailoは2017年に設立されたエッジデバイス向けに最高性能のAIプロセッサを開発しているチップメーカーです。
同社が開発したAIチップ『Hailo-8』は、データプールとコンピューティングユニットを非常に小さなエリアに配置しており、外部I/FやI/Oを使用せずに低遅延/低消費電力で処理を実現しています。
汎用GPUとも比較して面積を15分の1に削減、20倍の消費電力効率達成しており、FPS比較では1.1倍の性能を達成しています。

●　電力効率3TOPS/Wにおける最高クラスのAI処理性能により1チップ26TOPSの高性能（チップ単体、M.2モジュール利用時）
●　リアルタイム、低遅延、高効率でのエッジでのAI推論を実行
●　Hailoのデータフローコンパイラと、標準AIフレームワークのサポートにより、簡単に手早くニューラルネットワークモデルをポーティング可能

２．4つのPoEポート搭載
IEEE802.3atに対応、4ポートで最大25.5W、1ポートで最大30Wまで電力供給。IPカメラをPCから直接給電が可能です。 （詳細を見る）

１．Hailo社のAIチップを2基搭載、マルチAIアルゴリズムに対応
AT-IPCFG004では、複数のHailo-8 AIチップを搭載することで、ソースに対して複数のアルゴリズムを同時に適用することが可能です。
エリア認識と物体認識、物体認識と姿勢推定など、種類の違う学習モデルを入力ソースに対して同時に適用することでAIの推論機能を拡張します。

２．Hailo社AIチップHailo-8 AIプロセッサ搭載
Hailoは2017年に設立されたエッジデバイス向けに最高性能のAIプロセッサを開発しているチップメーカーです。
同社が開発したHailo-8 AIプロセッサは、データプールとコンピューティングユニットを非常に小さなエリアに配置し、外部I/FやI/Oを使用せずに低遅延/低消費電力で処理を実現しました。

●　電力効率3TOPS/Wにおける最高クラスのAI処理性能により1チップ26TOPSの高性能（チップ単体、もしくはM.2モジュール利用時）
●　リアルタイム、低遅延、高効率でのAI推論を実行
●　HailoのSDKにより、簡単にニューラルネットワークモデルをポーティング可能 （詳細を見る）

１．Hailo社のAIチップを2基搭載、マルチAIアルゴリズムに対応
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複数のAIチップを搭載することで、入力ソースに対して複数のAIアルゴリズムを同時に適用することが可能です。「エリア認識と物体認識」「物体認識と姿勢推定」など、種類の違う学習モデルを入力ソースに対して同時に適用することでAIの推論機能を拡張します。

２．IP65の防水性能
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IP65に準拠した防塵防水性能、優れた放熱設計のファンレス筐体を採用、屋外などさまざまな現場に導入可能。M12に対応した産業用防水コネクタを搭載した各種インターフェースにより、厳しい環境にも対応します。また、産業用SSDなど産業用グレードのパーツへの組替えが可能です。 （詳細を見る）