Маленький кирпичик для большого искусственного интеллекта

Дат начала неолитической и технологических революций мы не знаем. А вот революция цифровая стартовала в хорошо известный день – 1 апреля 1972 года. Именно тогда в каталоге фирмы Intel появилась микросхема 8008, изначально предназначенная для калькуляторов, терминалов и торговых автоматов. Но универсальный 8-разрядный процессор получил колоссальный коммерческий успех, став основоположником микропроцессорной революции, позволившей наделить любой прибор цифровой точностью и гибкостью.

Ну а в наши дни фирма Google предоставляет одноплатный мини-компьютер Coral Dev Board, ориентированный на использование в интернете вещей и позволяющий наделить функциями искусственного интеллекта практически любое устройство. Нет, конечно же, не интеллектом «Платонов и быстрых разумов Невтонов»… Если микропроцессор позволил дешево и надежно заменить в стиральной машине и инжекторе автомобильного двигателя электромеханические контроллеры, то микроинтеллектор наделит вещи зрением, способностью к голосовому общению, манипуляции произвольными физическими объектами в реальном пространстве.

Поступив на рынок по цене в $120, этот прибор изменил мир

Всем тем, что нужно для исполнения рутинных повседневных задач в самых разнообразных сферах. От грузчика на складе и в цехе, до оператора ЧПУ и кассира в безлюдном магазине.   И все это – абсолютно общедоступно. Цена устройства – $149,99. Это крайне важно – экономика она всегда старший козырь, а стоимость вместе с новизной являются важнейшими конкурентными преимуществами. Так вот, в каталоге Intel весны микропроцессор 8008 появился по цене $120. 120 долларов весны 1972 года, что соответствовало бы 728 долларам конца 2018 г. А Coral Dev Board стартует с суммы, впятеро меньшей.

Что же получит покупатель за эти деньги? Физически это будет плата размером 56 на 85 мм, которая может использоваться как в качестве встраиваемого малогабаритного компьютера в малосерийных и заказных устройствах, так и в качестве системы отладки прототипа. В последнем случае непосредственно в серийное устройство пойдет значительно меньшая – 40 на 40 мм – плата. «Мозгом» одноплатного компьютера является модуль тензорного процессор Edge. В него входят процессор NXP i.MX 8M SOC (четырехядерный процессор Cortex-A53 с базовым ядром Cortex-M4F), тензорный ускоритель Google Edge TPU ML, криптографический сопроцессор, Wi-Fi 2×2 MIMO (802.11b/g/n/ac 2.4/5GHz), Bluetooth 4.1, встроенная карта памяти eMMC на 8GB и 1GB энергоэффективной оперативной памяти LPDDR4.

Google Coral
Несмотря на малые размеры Coral Dev Board снабжен приличным набором проводных интерфейсов. Питание он получает по пятивольтовому USB Type-C power port. Для обмена с соседствующими устройствами имеются порт USB 3.0 Type-C OTG, порт USB 3.0 Type-A host и порт USB 2.0 Micro-B serial console port. «Слухом» и «голосом» Coral Dev Board наделит набор из 3.5mm audio jack, двух цифровых микрофоных (PDM) и четырехконтактный однолинейный (в смысле – 2,54 мм) разъем для стереодинамиков.

За «зрение» и способность отображения образов отвечают полноразмерный разъем HDMI 2.0a, 39-контактный FFC разъем для MIPI DSI и 24-контактный FFC разъем для камеры MIPI CSI-2. Есть гигабитный порт Ethernet, слот для карты microSD и 40-контактный интерфейс расширения  GPIO. Поддерживается операционная система Mendel Linux, один из деривативов широко известной Debian. Картинка ниже даст впечатление о размещении интерфейсов одноплатного компьютера, и представить, как его лучше вписать в проектируемое устройство.

«Топография» разъемов компьютера Coral Dev Board

Характеристики процессора типичны для четырехядерного ARM Cortex-A53 с полуторагигагерцовой частотой. Блок графической обработки Vivante GC7000Lite позволяют обработать 267 миллионов треугольников в секунду, 1,6 Гигапикселя в секунду. Доступен ряд видеодекодеров – 4Kp60 HEVC / H.265, 4Kp60 VP9 и 4Kp30 AVC / H.264 для современного формата 4К. Но в этом случае пользователю придется выделить под машинное зрение все ресурсы микрокомпьютера, что обосновано, например, для системы видеонаблюдения в магазине, определяющей, куда хитрованец засунет украденную банку пива.

А для многоцелевой системы, например робота-грузчика или уборщика, можно воспользоваться менее ресурсоемким декодером 1080p60 MPEG-2, MPEG-4p2, VC-1, VP8, RV9, AVS, MJPEG, H.263. Очень важен криптографический ускоритель и контроллер CAAM ­– истории о кибератаках, проводимых с устройств интернета вещей, общеизвестны. Тут же пойдет речь о массовых, куда более мощных и гибких устройствах – так что «безопасность» функционирования встраивается в них на аппаратном уровне, начиная с этапа разработки. Ну а питается Coral Dev Board пятивольтовым постоянным током, потребляя от 2 до 3 ампер; как светодиодная лампочка.

Более полные спецификации находятся здесь, а тут вы найдете начальную инструкцию по применению. Ну а мы скажем несколько слов о возможном применении данного устройства. Даже школьники, воспитывающие нейросеть на сервере местного «кванториума», определят, что эффективного машинного обучения характеристики Coral Dev Board слабоваты. Схема его использования представляется такой. Сначала нейросеть обучается в модельной среде на объемном и разнообразном объеме данных на мощном компьютере.

Затем «выгружается» в плату отладки, сопрягается с реальным окружением, и «дотренировывается по месту» (если позаимствовать жаргон у технологов индустриальной эпохи). После испытаний прототипа она компонуется уже в серийное устройство и работает самостоятельно. Или – превращается в «нервный узел» мощной и объемной нейросети, выполняющий обработку значительной части данных в максимальном приближении к управляемому и обслуживаемому объекту. (Почему это критически важно мы рассказывали в колонке «НЕ ПИШИТЕ ЗАКОНЫ – СТРОЙТЕ ДАТА-ЦЕНТРЫ!») Ну и именно для этого потребуется массовое внедрение сетей 5G.

Перечислить возможные применения микроинтеллектора Coral Dev Board и его потенциальной родни сегодня не легче, чем в 1972 году предсказать, где во втором десятилетии XXI века будут работать  микропроцессоры. Но самое главное – низкая начальная стоимость устройства – дает возможность предположить, что использоваться они будут везде, где нужны значительная гибкость и «разумность. Мы стремительно входим в мир, где нас будут окружать интеллектуальные устройства.