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Le processeur IoT ultrasobre dopé à l’intelligence artificielle du grenoblois GreenWaves est prêt

Publié le 27 février 2018 à 09:40 par Pierrick Arlot        Composant

GAP8

[EMBEDDED WORLD] Présente sur le stand de la Fondation RISC-V lors de cette édition 2018 d’Embedded World, la start-up grenobloise GreenWaves a annoncé officiellement hier 26 février son processeur d’application IoT GAP8 de classe microcontrôleur ainsi que la disponibilité du kit de développement logiciel associé. Avec cette puce-système SoC à architecture RISC-V gravée en technologie 55 nm basse consommation par TSMC, la jeune société, dont L’Embarqué a tracé un portrait détaillé en septembre 2016, cible le marché des objets et équipements connectés et alimentés sur piles ou batteries, capables de réaliser en local des traitements renforcés par de l’intelligence artificielle (IA) sur des données « riches » telles que les vibrations, les sons ou les images.

« Le processeur GAP8 a été architecturé pour permettre un fonctionnement autonome de produits IoT qui détectent, analysent, classifient et fusionnent des données issues de capteurs riches comme les caméras, les micros, les capteurs de vibrations ou les compteurs de personnes, précise Loïc Lietar, président et cofondateur de GreenWaves. Les quantités de données émises par ce type de capteurs sont beaucoup trop importantes pour être envoyées telles quelles sur des réseaux IoT à bas débit du type LoRa, Sigfox ou NB-IoT. En traitant les données directement par le processeur GAP8 qui se caractérise par une excellente éco-efficacité, il est possible de ne remonter que les quelques octets significatifs pour les applications sur serveurs. »

Selon la start-up, le processeur GAP8, qui n’occupe qu’une surface de silicium de 10 mm2 hors mémoires non volatiles, a été optimisé pour exécuter un large spectre d’algorithmes de traitement d’image et audio (y compris, mais pas uniquement, des inférences de réseaux de neurones convolutifs CNN). On y trouve ainsi une grappe de 8 cœurs RISC-V de calcul, associée à un bloc matériel d’accélération des calculs à convolution (HWCE). Un neuvième cœur, distinct et indépendant des huit précédents, se charge de la communication, du contrôle système et de la pré-analyse des informations (voir schéma ci-dessous).

« L’architecture open source RISC-V est malléable et nous avons pu l’adapter à notre usage en l’associant à des techniques de sécurité, de gestion de la consommation et d’accélération à l’état de l’art », commente encore Loïc Lietar. A cet égard, il faut préciser que le processeur GAP8 est en réalité bâti sur la plate-forme open source RISC-V Pulp (Parallel Ultra Low Power) développée par l’université de Bologne et l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich). Un choix qui a permis à GreenWaves de bénéficier de la maturité de cette plate-forme qui, depuis cinq ans, a fait l’objet de plusieurs conceptions sur silicium, ainsi que d’une communauté de développeurs logiciels et d’une suite d’outils complète.

« En nous appuyant sur les projets open source RISC-V et Pulp, nous avons pu apporter au marché des innovations radicales avec une efficience capitalistique exceptionnelle et à une vitesse qui nous a permis de répondre rapidement à des demandes », ajoute le président de GreenWaves. Fondée en 2014, la start-up, dont l’effectif s’élève à une quinzaine de personnes, a bouclé en août 2017 un tour de table de 3,1 millions d’euros pour amener le processeur GAP8 au niveau d’un produit commercial.

Si l’on en croit GreenWaves, le SoC GAP8 va permettre aux fabricants de produits industriels ou grand public d’intégrer de l’intelligence artificielle et des techniques de classification avancées dans de nouvelles classes de produits sans fil équipés de capteurs et ce sur des applications IoT comme la reconnaissance d’image, le comptage de personnes et d’objets, la maintenance préventive des machines, la sécurité résidentielle, la reconnaissance vocale, la robotique grand public, les dispositifs électroniques portés sur soi et les jouets. « GAP8 diffère radicalement de la masse des autres processeurs focalisés sur l’intelligence artificielle qui ciblent soit des applications trop complexes pour être alimentées sur piles ou batteries, soit des domaines applicatifs bien plus étroits, assure Loïc Lietar. En fait notre puce-système est positionnée exactement au carrefour de l’intelligence artificielle, de l’Internet des objets et des microcontrôleurs. »

Selon les données fournies par GreenWaves, le processeur GAP8 affiche une consommation vingt fois plus faible que celles des processeurs à l’état de l’art similaires en fonctionnalités, ainsi qu’un coût deux à trois fois plus faible (dû à sa forte intégration). Sa capacité à être entièrement programmable et donc à être compatible avec une large gamme d’algorithmes (et non pas les seuls CNN) est également présenté comme un avantage. « Pour 80% des développements, le GAP8 se programme comme n’importe quel microcontrôleur, détaille le cofondateur de GreenWaves. Lorsque des tâches intensives en puissance de calcul doivent être lancées, elles sont basculées sur la grappe de cœurs RISC-V au travers des API de notre bibliothèque de calcul incluses dans le SDK GAP8. Nous offrons aussi une méthodologie qui permet aux réseaux de neurones CNN entraînés et décrits au sein d’un framework AI d’être optimisés et portés sur le processeur GAP8. »

Ajoutons que GreenWaves proposent déjà en précommande des cartes d’évaluation dont la Gapuino, compatible Arduino comme son nom l’indique, qui sera livrée à partir du mois d’avril. « Notre processeur sera déjà implanté dans des équipements en production dès la fin de cette année sur des applications préexistantes de détection vocale de mots-clés », précise encore Loïc Liétar qui table sur de nombreux design wins tout au long de 2018 pour des produits qui seront lancés en 2019. A suivre donc.

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