Agilex™ 5システムオンモジュールによるAI開発の可能性

人工知能（AI）は、効率性、正確性、情報に基づいた意思決定能力を大幅に向上させる変革的なソリューションを提供することで、さまざまな業界に革命をもたらしています。このような状況の中で、ネットワークのエッジに位置するデバイス上でAIアルゴリズムを処理するエッジAIの概念が、革新的なアプローチとして浮上してきました。これにより、リアルタイムのデータ処理、レイテンシの短縮、データプライバシーの改善、意思決定における自律性が可能になり、特にヘルスケア、ロボット工学、産業オートメーションなどの分野で重要な役割を果たします。

組み込みシステムエンジニアリングのパイオニアであるiWaveは、この革命の最前線に立ち、エッジでAIの限界を押し広げるように設計された組み込みプラットフォームを提供しています。これらのプラットフォームは、メディア処理、ロボット工学、ビジュアルコンピューティングなど、高性能コンピューティングと高度なAI/ML機能を必要とするアプリケーション向けに特別に調整されています。

iW-RainboW-G58Mの紹介：AIを搭載した次世代FPGA

iWaveは、組込みシステム市場にとって重要な進歩として、IntelAgilex™ 5 FPGAを搭載したiW-RainboW-G58Mシステムオンモジュール（SoM）（図1）を発表できることに興奮しています。これは、AI機能をファブリックに直接統合した初のFPGAであり、FPGA技術の新時代を示すものです。iW-RainboW-G58Mは、高性能、低レイテンシ処理、組み込みAI/MLサポートによるカスタムロジックの実装を必要とするアプリケーション向けに綿密に設計されており、医療用画像処理、ロボット工学、産業オートメーションなどの業界にとって理想的な選択肢となっています。

図1：AI機能を直接統合した初のFPGAであるIntel Agilex 5 FPGAを搭載したiWave iW-RainboW-G58M SoM。（画像提供：iWave）

iW-RainboW-G58M SoMは、わずか60mm x 70mmとコンパクトながら、強力な機能を満載しています。B32A パッケージのインテル Agilex™ 5 FPGA および SoC E シリーズ ファミリをサポートしており、さまざまなアプリケーションニーズに対応するため、次のような2つの異なるデバイスバリエーションが用意されています。

• グループA：A5E 065A/052A/043A/028A/013A SoC FPGA - これらは高性能で、より複雑な処理能力を必要とするアプリケーションに適しています。
• グループB:A5E 065B/052B/043B/028B/013B/008B SoC FPGA - これらのバリエーションは、設計と実装の柔軟性を確保しながら、要求度の低いタスクにコスト効率の高いソリューションを提供します。

これらのオプションを組み合わせることで、開発者は性能、消費電力、コストのバランスをとりながら、特定のアプリケーションに最適なFPGAを選択することができます。

エッジAI用Intel Agilex™ 5 FPGAの潜在能力をフル活用

IntelのAgilex™ 5 FPGAとSoCは、特にエッジにおけるAIと機械学習アプリケーションに関連して、FPGA技術の大きな飛躍を象徴しています。Agilex™ 5シリーズは、AIに最適化されたIntelのFPGAのレガシーに基づき、ミッドレンジFPGAに業界初のAIテンソルブロックを導入しました。このブロックはAIワークロードを高速化するよう特別に設計されており、リアルタイム処理と意思決定が重要なエッジAIアプリケーションに最適なFPGAとなっています。

Agilex™ 5 FPGAの主な特徴は、デュアルArm Cortex-A76コアとデュアルCortex-A55コアを含む非対称アプリケーションプロセッサシステムにあります。この構成により、FPGAは卓越した処理能力を発揮しながら、電力効率を最適化することができます。これは、性能を犠牲にすることなく消費電力を最小限に抑えなければならないエッジコンピューティング環境において極めて重要な要素です。

Agilex™ 5 FPGAには、AIテンソルブロックと統合されたデジタル信号処理（DSP）機能も強化されています。この組み合わせにより、FPGAはディープラーニングの推論、画像処理、予測分析などの複雑なAIタスクを、より高い効率と精度で処理できるようになります。さらに、最大28.1Gbpsのデータレートをサポートする高速GTSトランシーバ、PCI Express*（PCIe*）4.0 × 8、DisplayPortおよびHDMIの出力など、FPGAの高度なコネクティビティ機能により、幅広いアプリケーションに対応する汎用性の高いソリューションとなっています。

包括的なAI/MLソフトウェアエコシステム：開発の加速化

iW-RainboW-G58M SoMは、AIと機械学習の開発を大幅に加速する総合的なソフトウェアエコシステムによって補われています。このエコシステムの中心は、TensorFlowやPyTorchといった一般的なAIフレームワークのサポートであり、開発者はこれらの使い慣れたプラットフォームを活用することで、急勾配の学習曲線なしに洗練されたAIモデルを作成できます。

このエコシステムの重要な構成要素がOpenVINOツールキットです。このオープンソースのツールキットは、CPU、GPU、FPGAなど、さまざまなハードウェアアーキテクチャ上での推論用にディープラーニングモデルを最適化するように設計されています。OpenVINOツールキットを使用することで、開発者はAIモデルのパフォーマンスが最適化されるだけでなく、異なるハードウェアプラットフォーム間でも高い移植性を確保できるため、より柔軟な展開が可能になります。

さらに、Intel FPGA AIスイートは、開発プロセスを簡素化する上で極めて重要な役割を果たしています。このスイートは使いやすさを念頭に設計されており、FPGA設計者、機械学習エンジニア、ソフトウェア開発者は、FPGAアーキテクチャに最適化されたAIプラットフォームを作成できます。インテルFPGA AIスイートは、TensorFlow、PyTorch、OpenVINOツールキットなどの業界標準ツールと統合することで、開発者はAIソリューションの高い信頼性と性能を維持しながら、開発プロセスをスピードアップすることができます。

また、このスイートは、FPGAベースのシステムの設計、解析、最適化をサポートする強力なツールであるIntel Quartus Prime FPGA設計ソフトウェアとシームレスに統合されます。この統合により、開発者は堅牢で実績のあるワークフローを利用できるようになり、市場投入までの時間を短縮し、AIアプリケーションの全体的な信頼性を高めることができます。

クラウドAIとエッジAIの比較分析

AIが進化し続けるにつれ、クラウドAIとエッジAIの区別はますます重要になっています。遠隔地のデータセンターの膨大な計算資源に依存するクラウドAIは、高いスケーラビリティと大量のデータを処理する能力を提供します。しかし、この方法では、インターネットを介したデータ伝送が必要なため、遅延が大きくなり、セキュリティ上の懸念が生じる可能性があります。

一方、エッジAIは、リアルタイム処理、低遅延、データプライバシーの強化が重要なシナリオにおいて、大きな利点を提供します。デバイス上でローカルにデータを処理することで、エッジAIはクラウドとの常時接続を不要にし、レイテンシを短縮してAIシステムの応答性を向上させます。これは、意思決定の遅れが重大な結果をもたらしかねない自律走行車、産業オートメーション、ヘルスケアなどのアプリケーションにおいて特に重要です。

さらにエッジAIは、機密情報をローカルデバイスに保持することでデータプライバシーに貢献し、クラウドベースの処理に伴うデータ漏洩のリスクを低減します。より複雑な分析のためにクラウドに送信する前に、エッジデバイスが最初のデータ処理を行うハイブリッドなアプローチは、ますます人気が高まっています。この方法は、エッジAIとクラウドAIの両方の長所を組み合わせ、リソースの効率的な利用、セキュリティの強化、システム性能の向上を可能にします。

長寿命と包括的なサポートを保証：iWaveの顧客に対するコミットメント

iWaveの重要なコミットメントのひとつは、製品の長期的な可用性を確保することです。同社の製品長寿命プログラムは、システムオンモジュール（SoM）が長期にわたって使用可能であることを保証するもので、多くの場合10年を超えます。これは、医療機器、航空宇宙、産業オートメーションなど、製品ライフサイクルが一般的に長く、部品の安定供給が重要な産業にとって特に重要です。

長寿命に加え、iWaveは製品開発プロセスを通じて広範な技術サポートを提供しています。このサポートには、キャリアカード設計、熱シミュレーション、システムレベル設計などのODM（自社ブランド設計製造会社）サービスも含まれ、iWaveがハードウェア設計と統合の複雑なプロセスを処理する間、顧客は自社のコアコンピテンシーに集中することができます。

顧客の成功に対するiWaveのコミットメントは、SoMの包括的な評価キットの提供によってさらに実証されています。これらのキットには、完全なユーザードキュメント、ソフトウェアドライバ、ボードサポートパッケージが付属しており、顧客は迅速に設計を評価し、プロトタイプを作成することができます。これらのリソースを提供することで、iWaveはお客様が開発時間を短縮し、製品をより早く市場に投入できるよう支援します。

まとめ

iWaveのiW-RainboW-G58M SoMは、AI機能を統合したIntel Agilex 5 FPGAを搭載しており、高性能、低レイテンシ処理、および組み込みAI/MLサポートアプリケーションによるカスタムロジックの実装のために慎重に設計されています。そのため、医療用画像処理、ロボット工学、産業オートメーションなどの業界に適しています。