高性能でコストパフォーマンスに優れた量産型AI対応エッジIoTシステム

近年のIoTシステムに対する要求は、人的コストの削減と単純な通信機能だけではなく機械学習をエッジシステムにも応用しようという流れのなかで、画像識別や故障判断といった機能を現場で即座に実行する高い付加価値が求められていくと予見されています。

そういった高性能なシステムを構築するためには、PCベースのボックスコンピュータや大型の放熱機構を用いた専用プロセッサが必要です。しかし、これらは最終的な製品化の際に設計と設置方法の制約となり、さらには単価上昇にもつながる課題となっています。

加えて、基盤となるIoTシステムのアプリケーション以外にセキュリティ保全機能やリモートアップデート機能等をフルスクラッチで実装した場合、開発費までもが肥大化していきます。

これらの課題を解決するため、アットマークテクノは約5万円(LANモデル開発セット・税込価格)で導入可能なAIプロセッサコア内蔵のエッジAI端末「Armadillo-IoTゲートウェイ G4(以下、Armadillo-IoT G4)」を開発しました。本体サイズは143×100.5×26mmの小型・ファンレス設計、はがきサイズのフットプリントで装置への組み込みを実現します。専用ケースも用意されているため、アプリケーションを書き込むだけで自社製品としての販売も可能。後述のコンテナ技術やセキュアエレメントを採用しており、高性能で安全性の高いエッジIoTシステムとして安価に導入できます。

NPU内蔵のNXPセミコンダクターズ製SoC「i.MX 8M Plus」

Armadillo-IoT G4の機能の中枢を担うSoC(Syetem on Chip)には NXPセミコンダクターズ製 i.MX 8M Plusを採用しています。i.MX 8M PlusにはCPUとしてArmプロセッサを搭載し、他にAI、グラフィック、映像コーデックを担う専用のプロセッサコアを内蔵してワンチップ化することにより、小型化と高い電力効率を実現しています。

AI処理実行環境としてTensorFlow LiteやONNX、ArmNNに対応し、推論には専用のAIプロセッサコア(NPU)を使うことができます。NPUは2.3TOPSの性能をもっており、mobilenet v2による物体認識では70fpsの速度結果を得ました。

GPUとビデオコーデックも専用ハードウェアコアによる高速化を実現しており、FullHD H.264のエンコードとデコード、表示解像度4KのHDMI出力でサイネージ等のコンテンツ表示にも利用できます。

これらの高性能な専用ハードウェアコアの性能を十分に引き出すには、それを利用するアプリケーションの実行がボトルネックとならないように十分な性能のCPUコアが必要です。i.MX 8M PlusはArm Cortex-A53(1.6GHz)を4コア搭載し、複数プロセスの実行も余裕を持ってサポートすることができます。

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