Nvidia dévoile sa nouvelle plateforme pour l’intelligence artificielle embarquée

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Nvidia est de plus en plus présent dans le paysage des fondeurs de puces destinées aux calculs intensifs. Acteur prépondérant dans le domaine du calcul 3D via son activité historique qu’est la conception de cartes graphiques, Nvidia exporte ses compétences naturelles vers d’autres domaines et notamment les architectures hautes performances et l’intelligence artificielle. Le fondeur a dévoilé sa nouvelle mouture, confluence de l’intelligence artificielle et des systèmes embarqués : le Jetson TX2, nouvellement ajouté à la série des puces mobiles Tegra.

Les membres de la famille Tegra

Le 12 février 2008, Nvidia annonce sa première puce dédiée aux périphériques mobiles, l’APX 2500, suivie de la ligne de production du Tegra le 2 juin de cette même année. La puce proposée est un processeur tout en un (SoC) issue de la grande famille conçue par ARM. Cette puce est destinée aux appareils mobiles tels que les smartphones, les tablettes, les baladeurs numériques et les assistants personnels. Les lignes de produits Tegra ont, dès lors, continué à s’enrichir de nouveaux membres aux capacités toujours croissantes.

Dès 2009, le Tegra 2 est annoncé comme nouvelle puce mobile par Nvidia ; il équipera notamment la première tablette de Google : la Nexus 7. Puce à deux cœurs, elle est augmentée d’un processeur graphique GeForce, lignée dont le nom est bien ancré dans l’univers PC. A partir de 2011, l’évolution et l’enrichissement de l’offre Nvidia pour la mobilité se poursuit par la présentation de puces plus puissantes, à quatre cœurs, secondées par des processeurs graphiques toujours plus nombreux. Ainsi, le Tegra 3 possède 12 cœurs graphiques en plus des quatre cœurs du processeur principal. Les résolutions supportées par ces puces sont supérieures à la norme Haute Définition (1920x1080 pour le 1080p). 2013 constitue une année charnière pour les puces de l’entreprise spécialisée dans les architectures multi-cœurs et les cartes graphiques. La sortie des Tegra 4 et 4i en 2013, constituées de processeurs à quatre cœurs et de 72 cœurs de calculs graphiques marquent le début d’une ère nouvelle pour Nvidia dans sa façon de concevoir des processeurs tout en un (processeur principal + processeurs graphiques). Dès lors, la puissance brute des puces produites par Nvidia devient comparable à la puissance d’un ordinateur de bureau d’entrée de gamme. Montant en puissance, les puces produites commencent à se muter en architectures hautes performances pour la mobilité.

A la mi-2014, le K1 (pour Kepler), sera le premier processeur à supporter 8Go de mémoire vive et à être compatible avec les librairies de calcul graphique (en deux et trois dimensions) les plus récentes, dont la technologie dédiée aux calculs parallèles sur cœurs graphiques de Nvidia pour l’architecture PC : CUDA. A partir de cette même année, les puces mobiles de la compagnie assurent le support de la norme ultra-HD (ou 4K).

En 2015 et 2016, les X1 et X2 sont présentés. Il s’agit d’architectures à 8 cœurs (un processeur puissant et un coprocesseur pour assurer les tâches de fond), en 32 bits pour le X1 et en 64 bits pour le X2, augmentées de 256 cœurs de traitement graphique Maxwell pour le X1 et Pascal pour le X2. Ces deux puces dépassent le millier de milliards d’opérations par seconde. La puce X2, qui sert de base au Jetson TX2, prend en charge directement les librairies de calcul les plus modernes et intègre une interface CAN pour les réseaux de capteurs, ouvrant la possibilité de piloter tout système autonome (voiture, drone etc.).

L’entreprise Nvidia s’est donc positionnée comme pionnière dans l’industrie des puces embarquées et s’est imposée comme l’un des fondeurs prépondérants des industries graphique et mobile. Les puces K1, X1 et X2 ont la particularité d’avoir été fournies en kits pour le développement d’applications embarquées, notamment pour les voitures autonomes.

Le nouveau venu : Jetson TX2

Le 7 mars 2017 à San Francisco, le vice-président de Nvidia Mobile, Deepu Talla, a confirmé les efforts de Nvidia concernant le déploiement de solutions construites autour de l’intelligence artificielle pour des applications liées à la robotique ne se limitant plus aux voitures autonomes. Dans son annonce, Deepu Talla dévoile la nouvelle plateforme pour l’intelligence artificielle embarquée, basée sur le Tegra X2 : le Jetson TX2, plateforme complète reposant sur le Tegra X2, incorporé dans un ordinateur de la taille d’une carte de crédit. L’objectif de la compagnie est de faire sortir l’intelligence artificielle des data centers avec lesquels les systèmes embarqués communiquent, pour la déployer directement sur ces systèmes embarqués. Cette version améliorée de la plateforme Jetson permettra aux développeurs d’applications d’embarquer directement des moteurs d’intelligence artificielle, réduisant de fait les temps d’accès aux ressources de calculs que sont les data centers.

A l’occasion de cette présentation officielle, des partenaires de Nvidia ont fait la démonstration d’applications, allant de robots dédiés à la santé jusqu’aux drones de secours. Fellow Robotics, startup basée à San José en Californie, a également fait la démonstration d’un robot exploitant la plateforme Jetson TX2 pour réaliser des inventaires ainsi que prendre des commandes et assister des clients.

Cette nouvelle plateforme propose une alternative très intéressante au couple traditionnel HPC/périphérique. Jetson est en effet plus abordable que le couple historique et ne nécessite pas de connexion sans fil pour fonctionner puisque le système supporte des moteurs d’intelligence artificielle directement embarqués. L’un des autres effets constatés par Fellow Robotics est la réduction de la bande passante utilisée du réseau d’une entreprise sans pour autant utiliser plus d’énergie.

En plus de l’amélioration de la plateforme matérielle, Nvidia a mis à jour son kit de développement pour le Jetson TX2. Ce kit permet aux développeurs de tirer profit de la technologie déployée dans la nouvelle version de Jetson nommée Jetpack 3. Nvidia annonce que ces mises à jour offrent des performances quatre fois plus élevées que celles de la version précédente (Jetson TX1).

La plateforme fraîchement présentée supporte la vidéo 4K à 60 plans par seconde tout en ne consommant que 7,5 watts. Les drones équipés de cette carte pourront utiliser deux caméras différentes simultanément. La conception de cette plateforme permet l’exploitation d’une intelligence artificielle embarquée « at the edge », c’est-à-dire qui évolue en marge d’un réseau de communication sans reposer sur lui pour exploiter une plus grande puissance de calcul distante. La plateforme a donc été conçue pour pouvoir traiter un très grand nombre de données localement, sans communication avec un super calculateur à travers le cloud.

Applications

De plus en plus d’applications nécessitent d’importantes puissances de calcul, comme les voitures autonomes par exemple, à la frontière entre l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle. Ainsi, Nvidia permet d’introduire l’intelligence artificielle directement au sein des périphériques embarqués, décentralisant les ressources de calcul. Les applications visées par Nvidia sont la robotique intelligente ou les périphériques d’intelligence ambiante tels que Alexa d’Amazon. De plus, Jetson est expérimenté dans la sphère des technologies d’assistance comme l’a montré la startup Teal à Salt Lake City avec son drone utilisant le deep learning d’une autre startup (Ziff) pour la reconnaissance d’images, comme des individus par exemple. Le drone de Teal peut ainsi couvrir un grand territoire et revenir à sa base une fois qu’un être humain a été identifié. Les capacités de calculs parallèles du Jetson TX2 offrent une grande puissance de traitement et lui permettent d’être très flexible en terme d’applications.

La nouvelle plateforme de Nvidia annonce également de nouvelles opportunités de modèles d’applications basées sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique. En permettant d’embarquer la puissance de traitement sans pour autant sacrifier l’autonomie, Jetson TX2 fournit une opportunité pour réaliser des économies de temps d’utilisation et de temps de calcul des data centers pouvant ainsi être affectés à d’autres tâches.


Sources
- Nvidia’s Jetson platform can power drones with good artificial intelligence - http://venturebeat.com/2017/03/07/nvidias-jetson-platform-can-power-drones-with-good-artificial-intelligence/
- Nvidia pushes for artificial intelligence in more than just self-driving cars - http://www.marketwatch.com/story/nvidia-pushes-for-artificial-intelligence-in-more-than-just-self-driving-cars-2017-03-07
- Nvidia’s Jetson TX2 makes AI computing possible within cameras, sensors and more - https://techcrunch.com/2017/03/07/nvidias-jetson-tx2-makes-ai-computing-possible-within-cameras-sensors-and-more/
- Nvidia Jetson TX2 - http://www.nvidia.com/object/embedded-systems-dev-kits-modules.html
- Surrounded by AI Devices that Do Everything from Flying to Farming, Nvidia Launches Jetson TX2 - https://blogs.nvidia.com/blog/2017/03/07/surrounded-by-ai-devices-that-do-everything-from-flying-to-farming-nvidia-launches-jetson-tx2/

Rédacteur
- Marc-Emmanuel Perrin, Attaché adjoint pour la Science et la Technologie, San Francisco, deputy-sf@ambascience-usa.org