ชิปเฉพาะทางและประหยัดพลังงานซึ่งมีความเชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์การมองเห็นและภาพเป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญทางเทคโนโลยีที่จะช่วยให้การสำรวจอวกาศเป็นไปโดยอัตโนมัติ และทำให้อนาคตเป็นไปได้ใกล้กับนิยายวิทยาศาสตร์มากขึ้น
แม้ว่าพลังของชิปในคอมพิวเตอร์และสมาร์ทโฟนของเรามีความก้าวหน้าอย่างน่าประหลาดใจในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา แต่ก็มีโลกหนึ่งที่มองด้วยความอิจฉาต่อพลังอันท่วมท้นนี้ นั่นก็คือ อุตสาหกรรมอวกาศ ในบริบทของการพิชิตอวกาศที่เต็มไปด้วยโครงการต่างๆ เช่น กลุ่มดาวดาวเทียม โครงการทางจันทรคติและดาวอังคาร CubeSats เป็นต้น – ความเป็นจริงทางอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องที่เราส่งไปในอวกาศนั้นแตกต่างอย่างมากจากที่เราใส่ไว้ในโทรศัพท์ของเรา อวกาศเป็นดินแดนที่ไม่เป็นมิตรสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ และประสิทธิภาพของชิปที่เสริมให้ทนทานต่อการแผ่รังสีของสุญญากาศอันยิ่งใหญ่นั้นยังห่างไกลจากชิปที่ทำงานบนพื้นดินแห้ง
แต่สิ่งต่างๆ กำลังเปลี่ยนแปลง และชิปสามารถเร่งการพิชิตและการใช้ประโยชน์จากพื้นที่ของเราได้ ซึ่งก็คือ VPU ตัวประมวลผลภาพนี้ (หน่วยประมวลผลภาพ) เราพบว่ามีการพัฒนาโดยเฉพาะในโดรน รถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ และระบบกล้องวงจรปิดอื่นๆ บทบาทของพวกเขา? ตีความข้อมูลจากกล้องได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่า CPU และ GPU ในโลกใหม่ของ VPU ชิปขนาดเล็กหนึ่งตารางเซนติเมตรกำลังค้นหาตำแหน่งในดวงดาว:โปรเซสเซอร์ Myriad ของ Intel-
ปริศนาข้อมูลและคอมพิวเตอร์
ในอวกาศ ไม่มีใครได้ยินเสียงคุณกรีดร้อง แต่มีคนไม่มากที่สนับสนุนการคำนวณของคุณ หากพวกเขาสามารถจัดการเครื่องจักร โพรบ และกล้องอื่นๆ ได้อย่างถูกต้อง โปรเซสเซอร์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับพื้นที่จะไม่ใช่โมเดลพลังงาน -จนถึงภารกิจอวกาศทั้งหมด(เกี่ยวข้องกับภาพ หมายเหตุบรรณาธิการ)เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน คือ ดาวเทียมส่งข้อมูลมายังโลกและเป็นอุปกรณ์ภาคพื้นดินทำหน้าที่คำนวณ» Gianluca Furano วิศวกรที่เชี่ยวชาญด้านระบบคอมพิวเตอร์ออนบอร์ดของ ESA องค์การอวกาศยุโรป อธิบาย
ปัญหา? แบนด์วิธในการส่งข้อมูลจากอวกาศลงสู่พื้นมีจำกัด การเพิ่มการประมวลผลภาพหรือปริมาณงานนำไปสู่การใช้พลังงานและการกระจายความร้อนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นปัจจัยที่จำกัดอย่างมากในพื้นที่ ในสถานการณ์คลาสสิก ดาวเทียมจะค่อยๆ ส่งภาพทั้งหมดของมัน ซึ่งบางภาพก็ไม่น่าสนใจสำหรับแอปพลิเคชัน (เมฆ พื้นที่มหาสมุทร ฯลฯ)
นี่คือจุดที่ Myriad 2 เข้ามามีบทบาท ชิปนี้ไม่ได้เป็นเพียงซิลิคอนใหม่ล่าสุด แต่เดิมมีไว้สำหรับโดรนที่ทำงานได้อย่างมหัศจรรย์ในอวกาศ -นี่คือการปฏิวัติที่แท้จริงที่จะเกิดขึ้นในการแสวงประโยชน์จากอวกาศ» สร้างความกระตือรือร้นให้กับ Gianluca Furano ซึ่งเป็นเจ้าของ CubeSat ตัวแรกพิสัย-1(หรือ Φ-Sat-1 สำหรับผู้สนใจ) เปิดตัวได้สำเร็จเมื่อวันที่ 2 กันยายน ดาวเทียมที่มีภารกิจทางเทคนิคล้วนๆ: เน้นการถ่ายภาพด้วยกล้องไฮเปอร์สเปกตรัมโดยเฉพาะ ดาวเทียมจะต้องแสดงให้เห็นถึงความเกี่ยวข้องของการใช้ชิป AI ในอวกาศ
หากติดตั้งในลักษณะทั่วไป นาโนแซทเทลไลท์นี้จะไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากถ่ายโอนภาพไปยังรีเลย์ภาคพื้นดินทีละหยด ทำให้การประมวลผลข้อมูลช้าลงในบางครั้งหลายชั่วโมง -ด้วยชิป Myriad 2 แทนที่จะส่งข้อมูลดิบ ดาวเทียมจะดูแลมันเองและส่งข้อมูลที่วิเคราะห์มาให้เราเท่านั้น เช่นสามารถตรวจจับไฟป่าและส่งข้อมูลและพิกัด GPS ให้เราโดยตรง แม้ว่าบางครั้งอาจใช้เวลานานถึงหนึ่งวันในการส่ง ประมวลผล และรวบรวมข้อมูล แต่ด้วย VPU กระบวนการนี้ใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีเท่านั้น!“เขามีความยินดี
กำลังไฟมากมายเพียง 1 วัตต์
จุดแข็งของ VPU คือความเชี่ยวชาญพิเศษซึ่งทำให้ประหยัดพลังงานได้มาก ข้อโต้แย้งที่แข็งแกร่งในอวกาศ -เราไม่ได้บูรณาการ Myriad 2 แบบสุ่มสี่สุ่มห้า เราได้ดำเนินการวัดประสิทธิภาพจำนวนมาก และการวัดภายในจำนวนมาก ตั้งแต่ fPGA จนถึง CPU, เชิงพื้นที่หรือไม่, ไปจนถึง PC GPU หรือแม้แต่ Jetson ของ Nvidia เป็นต้น สิ่งที่เราค้นพบคือในการวิเคราะห์ภาพ Myriad 2 ทำงานได้ดีพอๆ กับ Jetson แต่มี TDP เพียง 1 วัตต์! Jetson เพียงอย่างเดียวกระจายพลังงาน 10W กล่าวคือซองจดหมายรวมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของ PhSat-1!- อย่างไรก็ตาม หากบนโลกนี้เราสามารถเพิ่มพัดลม ท่อความร้อน และระบบระบายความร้อนด้วยน้ำได้เสมอ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด พื้นที่จะไม่อนุญาตให้เกิดความบ้าคลั่งเช่นนี้
-สูงถึง 5W จึงไม่จำเป็นต้องมีโซลูชั่นระบายความร้อนแบบแอคทีฟ แต่เมื่อเกินเกณฑ์นี้ คุณต้องเริ่มคิดถึงมัน ซึ่งจะเพิ่มน้ำหนัก ความเทอะทะ ฯลฯ» คุณฟุราโนะอธิบาย -เพื่อให้แนวคิดแก่คุณ การเพิ่มอุปกรณ์ที่กินไฟ 1 วัตต์บนรถแลนด์โรเวอร์ดาวอังคารหมายถึงการเพิ่มแผงโซลาร์เซลล์เพิ่มเติมอีกเล็กน้อยตรงนี้ ซึ่งจะมีกำลังเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย ซึ่งจะทำให้มวลขยายตัวเพิ่มขึ้นเพื่อนำออกไป ที่ปลายโซ่ พลังงานที่เพิ่มขึ้น 1 วัตต์และกระจายไปหมายถึงเชื้อเพลิงที่จะเผาไหม้เพิ่มขึ้น 1 ตัน!-
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของ VPU เช่น Myriad ซึ่งเป็นราชาแห่งการอนุมาน จึงช่วยประหยัดพลังงาน แบนด์วิธ และมวลในการส่ง เนื่องจากไม่จำเป็นต้อง 'ระบายความร้อน' แต่ยังช่วยลดต้นทุนด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อีกด้วย -เนื่องจากชิป Intel ผลิตได้หลายล้านชุด จึงมีราคาถูกเมื่อเทียบกับส่วนประกอบในพื้นที่ และได้ประโยชน์จากเครื่องมือซอฟต์แวร์ที่ดี- เพียงพอที่จะลดบิลและเวลาทำงาน ซึ่งไม่ได้บอกว่าทุกอย่างเป็นเรื่องง่าย
อวกาศ สภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตรสำหรับหมัด
-เราใช้เวลาสองปีในการรับรองฐานฮาร์ดแวร์สำหรับพื้นที่» G. Furano อธิบาย -เราได้เสริมระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่รอบๆ โปรเซสเซอร์ รวมถึงแหล่งจ่ายไฟด้วย- แต่เนื่องจาก Myriad 2 ไม่ใช่ส่วนประกอบที่พัฒนาขึ้นสำหรับพื้นที่ จึงจำเป็นต้องพัฒนาชิ้นส่วนซอฟต์แวร์ที่คำนึงถึงข้อจำกัดด้วย ดังนั้นการทำงานของการจัดการหน่วยความจำและการเข้าถึงจึงเปลี่ยนไป เป็นไปไม่ได้ที่จะทิ้งองค์ประกอบต่างๆ ไว้ใน RAM เนื่องจากการแผ่รังสีในอวกาศสามารถบิดเบือนข้อมูลที่เก็บไว้ที่นั่น หรือแม้แต่ทำให้ระบบหยุดให้บริการได้
วิธีแก้ปัญหา? เริ่มจากกระดาษเปล่าเสมอ: “เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่เกิดจากการสะสมงาน หน่วยความจำจะว่างเปล่าโดยสิ้นเชิงระหว่างการคำนวณภาพแต่ละครั้ง เราได้ออกแบบอัลกอริธึมและซอฟต์แวร์เพื่อควบคุมข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในหน่วยความจำเพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือ และรูทีนสำรองในกรณีที่องค์ประกอบของชิปทำงานไม่ถูกต้อง-
โดยรวมแล้วทีมงานยุโรปใช้เวลาทำงานสี่ปีในการพัฒนา CubeSat PhiSat-1 ซึ่งอธิบายว่าทำไมจึงไม่รวมMyriad X เปิดตัวในปี 2018แต่ “เก่า” มากมาย 2 จากปี 2016 “การพัฒนาพื้นที่ต้องใช้เวลาและเราไม่อาจตามทันการพัฒนาสินค้าอุปโภคบริโภคได้ทัน» ให้เหตุผลแก่นายฟุราโนะ แต่ถึงแม้จะตามหลังมาเกือบสองชั่วอายุคน –อ่าว Keem ทดแทน Myriad– VPU นี้คือการปฏิวัติ
VPU เปิดประตูสู่นิยายวิทยาศาสตร์ (เล็กน้อย)
-VPU เปิดโลกทัศน์ใหม่ในด้านวิทยาศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ ทั้งด้านไฟและการเกษตร แต่พวกเขายังจะทำให้สิ่งที่เป็นไปไม่ได้ในปัจจุบันเป็นไปได้ด้วย“นายฟุราโนะประกาศ ในบรรดางานที่เป็นไปไม่ได้เหล่านี้ล่ะ? การจอดยานพาหนะ -นัดที่มีวัตถุไม่ให้ความร่วมมือ(เหมือนดาวเทียมลอยล่อง หมายเหตุบรรณาธิการ)เป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีระบบประมวลผลภาพอัตโนมัติ-
ภารกิจที่ Myriad ดูเหมือนจะเป็นแชมป์ -การฝึกอบรมเครื่องจักรเป็นสิ่งสำคัญ แต่คิดเป็น 1% ของงาน สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับระบบฝังตัวคือการอนุมาน ซึ่งแสดงถึงความต้องการถึง 99%- กล่าวโดยสรุป: กำลังที่ต้องใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรมีความสำคัญเฉพาะในขั้นตอนการสร้างอัลกอริทึมเท่านั้น เมื่อสิ่งเหล่านี้ได้รับการพัฒนา ความต้องการส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นไปที่ชิปที่รวดเร็วและประหยัดพลังงาน ซึ่งอธิบายอีกครั้งถึงการเลือกชิป Myriad เหนือ Nvidia Jetson ซึ่งมีประสิทธิภาพในการเรียนรู้มากกว่า แต่ในแง่ของการใช้งานน้อยลง
ตั้งแต่ระบบนำร่องอัตโนมัติไปจนถึงการประมวลผลข้อมูลในท้องถิ่น VPU เป็นนักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย และวิศวกรด้านอวกาศที่น่าตื่นเต้น ใครใช้ส่วนประกอบอย่างเพลิดเพลิน... ซึ่งไม่ได้มีไว้สำหรับส่วนประกอบเหล่านั้น -อวกาศจะไม่สามารถขับเคลื่อนการผลิตปริมาณมากได้“นายฟุราโนะยอมรับอย่างเต็มใจ แต่ชุมชนต้องอาศัยอุตสาหกรรมอื่น: อุตสาหกรรมยานยนต์ ด้วยการถือกำเนิดของรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ เซ็นเซอร์และโปรเซสเซอร์ที่เกี่ยวข้องกับระบบนำทางอัตโนมัติจึงมีประสิทธิภาพมากขึ้น -เป็นที่ชัดเจนว่า (ในอนาคต) เราจะใช้ส่วนประกอบหลายอย่างที่ (บูรณาการ) ในรถยนต์ไร้คนขับ» เขาพูดต่อ
ความสำเร็จที่นำไปสู่ผู้อื่น
Φ-Sat-1 ไม่ใช่ภารกิจทางวิทยาศาสตร์แบบคลาสสิก แต่เป็นการทดสอบทางเทคนิคที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อตรวจสอบความเกี่ยวข้องของ VPU ในการใช้อวกาศ... ซึ่งเสร็จสิ้นแล้ว ทีมงานของ Gianluca Furano ยังได้ตรวจสอบแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์สองแพลตฟอร์มที่รวม Myriad-2 เข้าด้วยกัน โดยแต่ละแพลตฟอร์มมีเฟรมเวิร์กซอฟต์แวร์ของตัวเองที่ปรับให้เหมาะกับดาวเทียมขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่
และความพยายามในการออกแบบเหล่านี้ ทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ จะไม่ตอบสนองภารกิจเดียว แต่ภารกิจห้าประการ ซึ่งทั้งหมดจะเป็นผลมาจากความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน ความสำเร็จที่ช่วยให้ Intel ประสบความสำเร็จอย่างมากในชิป AI ที่สิ้นเปลืองน้อย ความสำเร็จที่แตกต่างอย่างมากจาก "โรงไฟฟ้าพลังความร้อน" ที่เป็นชิปเซิร์ฟเวอร์ – EPYC/Instinc ที่ AMD, A100 ที่ Nvidia, Xeon และ Xe HPC ที่ Intel .
การเปลี่ยนกระบวนทัศน์ของ Intel ซึ่งเริ่มแรกโมเดลได้รับการกำหนดรูปแบบจากการแข่งขันเพื่อแย่งชิงขุมพลังของสถาปัตยกรรม x86 และบางทีอาจทำให้ยักษ์ใหญ่ที่ถูกหยุดชะงักในภาคส่วนต่างๆ สามารถฟื้นความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยีอย่างที่มันคุ้นเคยได้
🔴 เพื่อไม่พลาดข่าวสาร 01net ติดตามเราได้ที่Google ข่าวสารetวอทส์แอพพ์-
