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Hitachi

株式会社 日立ソリューションズ・テクノロジー

AI/FPGA ソリューション

優れた半導体設計技術をFPGA設計に適用したデザインサービスを提供します。AI技術も加えて画像認識装置などを最適なFPGAで実現するソリューションを提案します。有力ベンダの先端FPGAの使いこなしを支援します。

技術のご紹介

  • お客さまのご要望を伺い最適なAIシステムのハードウェア(およびソフトウェア)のご提案
  • 高位言語設計技術を活用したFPGAの短期間高品質設計開発
  • FPGA性能を高効率に引き出すHDL実装によるハードウェア開発

AIエッジデバイス実現の流れ

下記フローにてお客さまの思いの実現をお手伝いします。

お客さまのニーズ

  • 小型低消費電力でリアルタイムに人物・物体などを検出したい
  • 移動カメラによる周辺監視機能を実現したい
  • 低コストな装置を開発したい

解決策

お客さまのアルゴリズムをハードウェア化

物体・人物認識アルゴリズム学習&推論→ハード化コンサルティング→C++(ソフト/ハード)→高品位言語設計/HDL設計→FPGA実装・ボード設計→実機評価→プロトタイプ→人物認識デモ、物体・人物認識アルゴリズム学習&推論→CUDA→GPU実装→ボード設計→実機評価→再学習

一部分を切り出しての対応も可能です。

*1
ハード化コンサルティング:

アルゴリズム分析では、並列演算処理数、使用メモリなどのハードウェアリソースの見積もりを実施します→アルゴリズム分割では、お客さま要求仕様とアルゴリズム分析結果により、ハードウェア・ソフトウェアの処理分割を実施します

*2
C++(ソフト/ハード):
ソフトウェア部(ホストプログラム)および、ハードウェア部(HW Accel.)のコーディング
HW Accel.部を設計対象とする。
*3
ボード設計:
豊富なアナログ設計技術をもとに、省電力・小型ボード設計、試作を行います。量産を考慮した低コスト・部品点数最適化設計を行います。

高位言語設計

C++、OpenCLなどの高位言語で設計することでプラットフォームにとらわれないアプリケーションを早期に構築します。

デザインサービス例

高位言語設計の例

人物検出と表示デモ装置

FPGAの構成

cyclone v SoC(85K LE)

装置の構成

  • ARM 2Core
  • Video IP(HDL)
  • AI H/W Accel.(OpenCL)
  • AI FrameWork(C++)

USBカメラ入力から、人物を認識して検知して表示装置に出力している様子
USBカメラ入力から、人物を認識して検知して表示装置に出力している様子

特徴

  • 安価なUSBカメラで実現可能
  • 90%正解率
  • 20fps(認識処理速度)
  • 5W動作(ファンレス+モバイルバッテリー駆動)

HDL設計

高位言語設計では難しい高速(低レイテンシ)・高効率なハード化をHDL設計で実現します。
豊富な設計経験をもとに、アプリケーションに応じて性能と価格が最適なFPGAを提案します。

デザインサービス例

HDL設計を用いた機能最適化による実装

FPGAの構成

Arria 10 SoC(660K LE)
動体検出回路の構成最適化によりデータムーバの時間も低減

装置の構成

  • ARM 2Core
  • Video IP(HDL)
  • AI H/W Accel.(HDL)
  • AI FrameWork(C++)

認識の様子

ボトル、椅子、人物を認識している様子

特徴

  • 60fps(HDL部認識処理速度、Latency≒16.6ms)
  • 16W動作

HDL設計による実績

HDL設計による実績
Neural Net Input Size Precision Device(FPGA) Frame late
Segnet 640×480 FP16 Stratix 10 〜2 fps
AlexNet(reduced) 256×256 INT32 Zynq Ultrascale+ 〜50 fps
Faster-RCNN 320×256 INT16 Stratix 10 〜30 fps
Tiny YOLO 352×288 bfloat16 Arria 10 〜60 fps