Gráficos de alta qualidade desempenham um papel crítico tanto em aplicações industriais quanto médicas. Desde a criação de modelos 3D para design industrial e prototipagem até o uso de visualização e simulação para planejamento cirúrgico, gráficos são usados para visualizar e analisar dados de maneiras novas e inovadoras. Com a integração de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (AM), esses gráficos estão se tornando ainda mais poderosos e possibilitando decisões mais precisas e resultados aprimorados.
Quando confrontados com desafios de design complexos que surgem com a computação médica e industrial, os engenheiros de design e gerentes têm escolhas a fazer. Eles podem trazer toda a expertise e know-how para dentro da empresa para realizar todo o design, prototipagem e teste, ou podem usar um fabricante de equipamentos originais (OEM) e integrar tecnologia de líderes de mercado. Ambas as abordagens têm mérito dependendo das restrições de custo e tempo de colocação no mercado.
Se os volumes de produção forem muito altos e o tempo de colocação no mercado não for uma restrição crítica, então cada centavo conta, e o design e a expertise internos serão, em última análise, a melhor escolha. Mas as aplicações de alto desempenho e baixo volume se beneficiam mais ao integrar tecnologia de ponta em produtos ou projetos.
Desafios Específicos da Computação Industrial
O desempenho de aplicações de alta performance, como máquinas médicas críticas para missões, manufatura industrial e ambientes adversos, pode ser afetado por demandas em tempo real e pelas limitações de ter um único processador central. Para superar isso, a divisão de um projeto e o uso de técnicas de pipeline são muitas vezes necessários.
O mercado oferece uma variedade de processadores e módulos de alta performance de propósito geral e específicos de aplicação, muitos dos quais possuem uma mistura de periféricos e desempenho poderosos. Processadores de conjunto de instruções reduzido (RISC) de um ou vários núcleos e processadores de conjunto de instruções complexo (CISC) fornecem altas velocidades de GHz com menor consumo de energia. Além disso, sistemas de desenvolvimento maduros permitem que engenheiros de hardware e software trabalhem juntos de maneira perfeita.
Módulos OEM podem oferecer fatores de forma menores devido a designs refinados. Restrições de tamanho são importantes e a capacidade de encaixar blocos funcionais de alta performance em espaços pequenos é desejável. Fatores de forma como cartões MMX podem ser normalmente metade do tamanho de outros cartões de processamento padrão e caber em caixas menores e fechadas. Isso é essencial quando o funcionamento sem ventilador é necessário.
Ambientes adversos, como pisos de fábrica, precisam de fatores de forma totalmente fechados para proteger contra poeira, umidade, gases combustíveis e outros corrosivos. Uma unidade não pode ser completamente vedada se um ventilador for necessário, pois é necessária uma circulação de ar externa para evitar que tudo dentro da caixa aqueça em equilíbrio. Invólucros selados sem ventilador podem aumentar drasticamente a confiabilidade. Outra razão pela qual projetistas industriais e médicos se beneficiam de integrações modulares é que eles têm preços mais altos e normalmente não são produtos de ultra-alta volume. Isso significa que eles podem suportar o ônus de custo mais alto de integrar tecnologias de ponta, como inteligência artificial e aprendizado de máquina. Mais importante do que o custo é o tempo para o mercado. Ser o primeiro a lançar uma solução funcional pode fazer a diferença ao penetrar em um novo mercado.
Outro fator é que a OEMização de blocos de tecnologia significa que a documentação está em vigor. Isso economiza tempo na criação de documentação de qualidade para os clientes finais. Além disso, o software de aplicação também pode estar prontamente disponível. Isso pode simplificar o desenvolvimento e a introdução de uma nova máquina, pois muito trabalho pode ser copiado e colado em vez de gerado do zero.
Requisitos Computacionais
Toda vez que você pode transferir uma demanda complexa e em tempo real da sua unidade central de processamento (CPU) primária, você torna seu sistema mais eficaz. E aplicar IA para as Unidades de Processamento Gráfico (GPUs) pode permitir uma análise de dados de imagem mais confiável e rápida.
Assim, os subsistemas de GPU contêm seus próprios grandes pools de memória e hardware acelerado que podem mover rapidamente dados de objetos, realizar zoom, rolagem e rotação sem intervenção da CPU e acompanhar os dados de imagem 3D para aplicações em camadas. Por exemplo, um scanner médico como uma Tomografia Computadorizada (TC) captura centenas ou milhares de imagens 2D que são digitalmente costuradas em 3D (Figura 1). Um médico pode inspecionar, girar e passar pelas camadas superiores para revelar dados internos. Esta tarefa precisa ser rápida e em tempo real. Dedicar GPUs de alta qualidade para essa tarefa desobriga os processadores do sistema e permite maior taxa de transferência e desempenho geral.
Outra aplicação de alta tecnologia é o controle de tráfego aéreo. Com milhares de aviões no ar, todos se movendo em diferentes velocidades e direções em altitudes diferentes, a segurança e a vida estão em jogo. Os sistemas gráficos subjacentes a um terminal de exibição para controladores de tráfego aéreo são críticos para manter a segurança no ar e no solo. Este é um lugar onde a IA está avançando.
A IA combinada com GPUs permite uma resposta ainda mais rápida e aprendizado acelerado. As capacidades de processamento paralelo das GPUs permitem várias análises em tempo real. Por exemplo, uma tecnologia de assistência ao motorista poderia analisar dados de vídeo para detectar a velocidade e a direção de veículos e objetos que se aproximam como parte de um sistema de prevenção de colisões. Também poderia realizar separação de planos de bits de quadros de vídeo para aprimorar objetos invisíveis, buracos e outros perigos tipicamente invisíveis. Pools de memória grandes e conjuntos extensos de dados ajudam algoritmos de aprendizado profundo a “lembrar” o que foi aprendido. Inscrever os comportamentos aprendidos em redes neurais coloca esse novo conhecimento na “consciência” do processador de IA, tornando-o disponível mais rapidamente no futuro.
A combinação de IA com alto desempenho gráfico já demonstrou a capacidade de uma máquina aprender e discernir padrões. E, à medida que os médicos ficam sobrecarregados com novas informações, novos medicamentos e novos dados de interações medicamentosas, a IA pode lidar com enormes quantidades de dados para manter a segurança e a saúde do paciente.
A fabricação industrial também pode se beneficiar das uniões de IA e GPU. A capacidade de inspecionar bens fabricados com velocidade e precisão que os humanos não conseguem corresponder significa melhor qualidade em tempo real, porque a IA pode ajustar os parâmetros de fabricação e ajustar as tolerâncias nos controles estatísticos de processos.
Maximizando Desempenho e Confiabilidade com as Últimas Soluções de IA e Edge
A Advantech lidera o mercado quando se trata de subsistemas de alta performance em gráficos e IA. Como líder no espaço de IoT, visão de máquina, computação industrial e máquinas médicas, a Advantech fornece as motherboards ATX AIMB-768 de 9ª geração e os Módulos SKY-MXM NVIDIA Quadro para oferecer desempenho e recursos excepcionais.
Os Módulos SKY-MXM NVIDIA Quadro podem usar placas gráficas T1000, A1000 ou A2000 com MXM 3.1. (Figura 2). Quantidades surpreendentes de processamento paralelo podem ser usadas graças a até 2560 núcleos CUDA, 30 núcleos RT e 240 núcleos Tensor para até 8,25 TFLOPS de potência de processamento.
Esses processadores de dados têm interfaces de 192 bits que suportam velocidades de transferência de 336 GB/s para seus 6 GBytes internos de memória GDDR6. O desempenho escalável no mesmo fator de forma também pode ser realizado. O Sistema em um Módulo (SoM) SKY-MXM-T1000-4SDB apresenta processadores T1000 com 4 Gbytes de memória, enquanto os módulos SKY-MXM-A2000-4SDA usam processadores A2000 e 4 Gbytes de memória.
Garantindo uma longa vida útil e ciclo de suporte, as tecnologias de computação industrial (IPC) e borda de IA maduras e comprovadas da Advantech são soluções ideais para projetos intensivos em gráficos e computação. Além de sistemas de gráficos e processamento, a Advantech fornece sistemas de gerenciamento de áudio, display, comunicações, gerenciamento de sensores, gerenciamento de energia e mais para se tornar uma loja única para designers de sistemas que entendem que integrar subsistemas de ponta comprovados e confiáveis permite que as empresas entreguem soluções de ponta rapidamente.
A tecnologia NVIDIA IA usando núcleos tensor DGX e A100 permite que equipes de engenharia aproveitem as arquiteturas híbridas sem trazer especialistas caros para dentro da empresa. Muitos especialistas do setor concordam que o NVIDIA RTX4090 é a melhor GPU para aprendizado profundo e IA. Seu desempenho superior o torna um ajuste perfeito para redes neurais de próxima geração.
Aproveitando isso, os produtos da Advantech podem liderar o caminho com projetos intensivos em gráficos, reconhecimento de fala, proteções contra violações de segurança, processamento de padrões e imagens e automação médica, robótica e industrial. s blocos de construção mais sofisticados significam sistemas finais mais sofisticados e mais rápidos para brilhar.
Conclusão
A integração de IA e gráficos de alta qualidade desempenha um papel crítico em aplicações industriais e médicas, proporcionando capacidades avançadas de visualização e análise para desafios de design complexos. A IA combinada com GPUs fornece tempos de resposta mais rápidos e desempenho aprimorado, permitindo a análise de dados de imagem em tempo real e reconhecimento de padrões que podem melhorar a segurança e a saúde do paciente, bem como a qualidade de fabricação.
A Advantech é uma provedora líder de subsistemas de gráficos de alta qualidade, oferecendo uma variedade de produtos, incluindo as placas-mãe ATX de 9ª geração AIMB-768 e os módulos NVIDIA® Quadro® SKY-MXM da Advantech, fornecendo tecnologias IPC e de borda de IA maduras e comprovadas, a Advantech oferece uma solução única para designers de sistemas, permitindo que as empresas entreguem soluções de ponta com tempos de desenvolvimento rápidos. Engenheiros e gerentes de projeto não estão sozinhos ao receberem a tarefa de incorporar rapidamente tecnologia de ponta e de última geração. A integração dos produtos da Advantech e da tecnologia de IA da Nvidia permite que as equipes de engenharia aproveitem arquiteturas híbridas, simplificando o processo de desenvolvimento e reduzindo custos.
Artigo escrito por Jon Gabay e publicado no blog da Mouser Electronics: Accelerating Graphic-Intensive Applications
Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados
(*) este post foi patrocinado pela Mouser Electronics.
