Xilinx reVISION技術於嵌入式系統快速普
- 孫昌華
-
由於各式各樣的攝影機或照相機隨處可及，以視覺導向為主的機器學習技術，大量朝向嵌入式系統的部署與發展，視覺導向的應用對人們周遭扮演著愈來愈重要的角色，大幅度的改變我們工作與生活的風景，從智慧安全監控攝影機到自動駕駛車的開發，緊緊的吸引所有媒體的青睞，許多傳統嵌入式視覺應用，整合機器學習與感測器融合技術後，其中大約三分之二的新開發的嵌入式產品，都與視覺導向的應用息息相關，對嵌入式系統開發商而言，面對市場快速變化的需求，嵌入式系統的世界已經截然不同。
以工廠機器人(Robot)為例，整合以視覺導向為主的嵌入式視覺系統，利用機器學習的技術，讓傳統機器人轉變成協同機器人(Cobot)，在安全無虞前提之下，使得人類和機器可以協同工作，增加智慧工廠的效能。
更多的範例不斷開創更多的新型典範，舉凡具備感測與碰撞規避功能的無人飛機，傳統的面板顯示與人機介面(HMI)技術轉變成擴增實境(AR)的新形態的顯示裝置，更不用說各方矚目的自動駕駛車，以及自動監控與攸關生命的智慧醫療診斷等領域的發展。
分析這些快速發展的應用與產品，除了產品差異化至關重要之外，其系統所必須具備的極快速的反應能力，並能夠大量縮短開發設計時間與快速部署，都需要兼具高度彈性化可程式化(Programmable)編程能力，以及可重配置(Reconfigurable)能力的半導體解決方案的強力支援，用以整合不斷推陳出新的演算法，兼容並蓄的銜接各式各樣輸出入介面的感測器。
reVISION充分發揮Xilinx技術的優勢
看到這些以視覺為主的邊緣運算(Edge Computing)的趨勢，身為可程式設計閘陣列(FPGA)的解決方案領導廠商的Xilinx(賽靈思)，於2017 Embedded World(嵌入式世界大會)上展示了全新reVISION stack(堆疊)的產品線，Xilinx透過在會場中所發表的六大主題演講與11個現場展示，展示reVISION堆疊的強大功能。
其大量整合Xilinx的軟體工具、函式庫與方法學，有效地在視覺導向為主的智慧系統中，整合機器學習、電腦視覺、感測器融合和強大輸出入介面連結等主要的功能，reVISION特別聚焦於支援以視覺應用為主的嵌入式系統廠商與合作夥伴，協助產品設計與工程研發團隊，透過一個反應快速且高彈性化可程式化編程，具備可重配置能力的解決方案，以打造市場迫切需求的視覺導向嵌入式智慧系統。
這是繼Xilinx在雲端資料中心發展All Programmable技術與提供系列FPGA半導體解決方案，有效地協助網路巨擘與國際性超大規模資料中心中部署FPGA技術之後，針對如雨後春筍般的邊緣運算裝置市場的崛起而精心打造的設計方案。
其實， 在 reVISION推出之前，數百家採用賽靈思技術的嵌入式視覺用戶中， 已經有超過40家的無人機、ADAS、AR/VR等製造與設計大廠與客戶採用了Xilinx的解決方案。
reVISION技術主要的著眼點，除了軟體可編程能力、即時處理、硬體最佳化功能和擁有保密性與安全性的所有形式連結功能之外，特別在於反應快速的終端系統，搭配可重配置的能力的半導體解決方案，可以全面滿足當今智能嵌入式視覺系統開發的需求。
reVISION的推出，藉此讓Xilinx產品的應用進一步從雲端機房擴展到了邊緣運算的廣泛應用，并為進一步協助工業界達成自動化與智慧化創新的目標。
全新的reVISION堆疊技術可大幅擴展機器學習的部署，充分發揮Xilinx使用FPGA的三個主要的優勢：
(1)低延遲的快速反應時間的優勢，由於具備8-bit DSP提升數據準確度能力，讓邊緣運算所需要高速與高精密度的推斷能力，讓反應速度可以達到2.7毫秒(mini seconds)，大幅度領先以GPU與傳統SoC為主的系統。
(2)高度彈性化的能力，利用可重配置的功能所展現的靈活性，讓開發工程團隊可以快速運用機器學習所打造的演算法，目前Xilinx與世界首屈一指的人工智慧框架開發團隊合作，將不同框架所訓練出來的演算法迅速的運用在Xilinx的半導體解決方案上。
(3)多輸出入連結能力，因為諸如雷射位移感測器等各式各樣先進的感測器，大量地使用在嵌入式系統上，Xilinx的Any To Any Connection多樣性的輸出入介面的支援，緊密搭配感測器融合的技術。
解決80%硬體開發難題 讓軟體工程團隊也能用硬體開發視覺導向的嵌入式應用
當今的智慧型系統推動著新一代的技術應用。但是無可諱言地，面對成本與耗電都極為吃緊的終端產品，有許多獨特的挑戰正不斷的迎面而來，Xilinx正式回應這個迫切的需求，reVISION的技術為嵌入式開發商提供一個全新的專屬開發平台，通過解決80%的設計難題，以協助更多工程團隊克服工程人才培養的難題。
過去Xilinx所提供的包括OpenCL、C及C++語言撰寫的演算法，以及協助應用開發人員可以直接彙整至Xilinx的FPGA加速板的支援，對大部分嵌入式系統廠商而言，大概只節省了約20%的工作，仍需要投注80%的時間與資源，讓工程師學習駕馭RTL語言，了解布局和佈線來描述電路的技巧，熟悉使用EDA工具，或者僱用專門的硬體工程師，這一方面人才的缺乏，形成使用Xilinx的FPGA技術的障礙。
為了消除工程開發團隊所面對設計的障礙，賽靈思reVISION堆疊針對平台、演算法、以及應用開發收錄最廣泛的研發資源，使得嵌入式系統廠商，得以擺脫RTL或EDA工具使用的掣肘，不僅可以提升FPGA元件應用的開發速度，亦支援全球更廣泛的開發與應用，大舉節省了80%的開發負擔。
新的架構下工程師即使是對硬體不熟悉的開發者，也可以專注於使用OpenCV架構，讓嵌入式系統的開發團隊在PC環境下，使用開放原始碼，多樣化電腦視覺函式庫，以及豐富的演算法，解決了大部分開發人員的難題。
Xilinx的reVISION堆疊將於2017年第2季開始出貨，對於reVISION採用的大量節省開發時間的友善工具，憑藉著以簡馭繁、方便使用的前提下，在未來5年中，Xilinx對於推升更多使用Xilinx的FPGA技術的工程師數量，有了長足的信心，並設定達到5倍數量的成長，進一步幫助FPGA技術的普及，協助嵌入式系統廠商快速設計符合視覺導向自動化與自主系統的產品，並快速上市，追求市場上的巨大成功。
