組み込みLinux・Cyclone編Cortex-M7編Cortex-M編Cortex-A編RTOS編マガジンVOLUME.19(IoT特集)深層学習の研究者が語る、SPRESENSETMの魅力。モノづくりの現場から採取した大量のデータを、GPUやクラウドといった高性能な演算リソースを活用して日々解析をしている。彼らがエッジデバイスとして着目したのは...世界のソニーが掲げる、IoT時代の新戦略。技術の粋を集めたSPRESENSETMの挑戦「ビジネス×オープンプラットフォーム」ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社100社あれば100通りのカスタマイズ要求が生まれるIoTビジネスの時代をリードするため、技術のソニーが掲げた戦略は、オープンコミュニティの最大活用。これまでに培った技術力を集約し、人工衛星などの極地環境にも対応できるIoT向けボード...走り始めた“AIシューズ”。STM32マイコンが楽しさを加速。STマイクロエレクトロニクス株式会社モノの認証で“トラスト”なシステムを実現。IoT時代に安心できる社会を目指す東芝デバイス&ストレージ株式会社ハイパワー化で可能性の広がるPoE。無線+μC3で給湯器IoTを実現。イー・フォース株式会社VOLUME.18(AI特集)秒間32兆回の演算で日本の課題を解決。Xavierがつくる、AI製品成功までの確かな道筋。NVIDIACPUやDSPに比べて圧倒的なコア数を有する「GPU」。このGPUの性能を日々進化させることにより、クラウドからエッジまで、世界中のシステムに革新を起こしてきた「NVIDIA」。DNNDK:自動車をはじめ数多くの実績が証明。エッジを中心にAIニーズに応える。ザイリンクス株式会社ArmNN:新たな世界を牽引する、ArmのAI/MLプラットフォーム。アーム株式会社VAB-820:VIAとMicrosoftが一致協力、AI時代に向けた新たな取り組みを開始。Japan株式会社DeLTA-Family:超小型FPGAを深層学習に活用、LeapMindの開発ソリューション。LeapMind株式会社SPRESENSE:マルチコア×超低消費電力、エッジAIの最有力を目指した新たなる挑戦。Tabletが小型・高効率化を実現。VicorVOLUME.17(IoT特集)半導体メーカ発、CBMソリューション。日本の産業IoTの課題の一つである「マシンメンテナンスにおけるCBM(状態基準保全)」には、機器の振動解析が欠かせない。アナログ・デバイセズは、「ソリューション・プロバイダ」として、高精度MEMSセンサー、エッジ・コンピューティング、ワイヤレス・ネットワーク、ゲートウェイ、クラウド、ソフトウェア・パッケージまでを包括したパッケージ・ソリューションを“日本主導”で提供する。ソフトバンクとSTが拓くIoT。LPWAエコシステムを相互活用STマイクロエレクトロニクス株式会社Mbedデバイスからサービスまで。困難を伴うマイコン移行の決め手は、確かな統合開発環境と安心サポートIARシステムズ株式会社MEMS、24GHz/60GHzレーダー、ToF。ジャパン株式会社VOLUME.16(産業ソリューション特集)OPC-UA導入を迅速かつ容易に実現。日本の産業IoTを牽引するソリューションベンダ、マクニカ株式会社マクニカ半導体商社として長年培ってきた技術力と知見を有するマクニカが、FA分野に向けてIoTやAIを活用した新規事業の立ち上げに挑んでいる。工場内の振動などの各種センサやコントローラで取得したデータを分析し、工作機械やロボットなどの生産設備の予知保全や異常検知などを行うシステムを構築している。データ分析に利用するAIの開発や、装置への組み込みも支援する。電源設計でもう失敗しない。音声入力と再生をコンパクトに実現。LiteがUIをスマートに東芝デバイス&ストレージ株式会社CPUまでの1インチを解消。KKSnapDragonでAI・4K市場に攻勢。インフィニオンがモータ制御の常識を変える。ジャパン株式会社ベクトル制御などの最新の制御理論に基づいたアルゴリズムや電力効率に優れたインバータ回路を実装しなければならず、さらに、モータの諸元や動作仕様に応じたチューニングも必要である。ジャパン株式会社は、白物家電やドローンなどを対象に、小容量モータのターンキーソリューション「iMOTIONTM」を提供している。LoRa無線モジュールを開発した村田製作所。STと協力して評価ボードを提供STマイクロエレクトロニクス株式会社ACサーボモータ制御の最適解。マイコンを求めシリコンラボを採用。交換なしの電池駆動1年を実現。シリコンラボラトリーズ加速度センサーの常識が変わる!?ADIの新MEMSセンサーアナログ・デバイセズ株式会社SPRITZERがIoTを拓く。ソニーが新しいプラットフォームを提案ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社VOLUME.14(プロセッサ特集)Arm+Linux+クラウド+ミドルウェア+量産ボード。一括供給で産業分野に攻勢をかけるルネサスの底力。Linuxプラットフォーム」は、プロセッサ、Linux、開発環境、ミドルウェア、ボードからなる包括的なソリューション。これを利用すると、産業用機器の開発期間を40%削減できる。ここでは、本プラットフォームの概要や既存のLinuxサポートとの違い、今後の取り組みについて話を聞いた。SemiconductorsIoTへのショートカット。東芝デバイス&ストレージ株式会社オーディオ専用のSigmaDSPで高音質サウンドを手軽にデザイン。アナログ・デバイセズ株式会社IoTセキュリティ、信頼性は担保されているか。株式会社DTSインサイトVIAがサイネージやIoT向けに、3.5インチSBC「VAB-630」を発売。Japan株式会社RTOS、マルチコア、機能安全でIARと日立超LSIがタッグ。IARシステムズ株式会社VOLUME.13(マイコン特集)さらなる高みへ。MCU約1,100ラインアップ。シナジー効果の最大化へNXPセミコンダクターズ2015年12月、NXPセミコンダクターズと旧フリースケール・セミコンダクタ(以下、フリースケール)は経営統合し、一気に売上高および製品ラインアップを増やした。統合後の会社名は、NXPセミコンダクターズ(以下、NXP)である。現在、メモリメーカーを除く半導体メーカー別シェアランキング世界第5位(米IHS社発表)であり...LoRaにも対応しIoTをリード。マイコンとセンサーに強いST。STマイクロエレクトロニクス株式会社ADIが目指すIoTエコシステム。東芝マイクロエレクトロニクス株式会社SIGFOX社のリファレンスとして採用。仏での成功、次は日本のIoTを牽引シリコンラボラトリーズPSoC、FMマイコン、無線通信製品。日本サイプレス株式会社インフィニオンから産業用マイコン。ジャパン株式会社VOLUME.12音楽の可能性を広げるハイブリッド・カホン。EC-10」が登場した。生みの親はシンセサイザーやBOSSブランドのエフェクターなどで知られるローランドである。太陽誘電Wi-SUN無線モジュールにシリコンラボEFM32が採用シリコンラボラトリーズALABの多彩な技術と製品開発を支えるAtmelのMCU&プロセッサアトメルジャパン合同会社JapanTaxiのタクシー業務IoT基盤開発。新しいTXZファミリ登場。東芝マイクロエレクトロニクス株式会社アルテラSoCをさらに使いやすく国産SOMと国産RTOSが強力タッグ日本アルテラ株式会社ドローン、IPカメラ、ロボット、VR。SoC」の採用がオートモーティブを筆頭に広がっている。した躍進の陰には、設計支援やコンサルテーションを通じて顧客システムのTTM(Time-to-market)を支援する、Xilinxのアライアンスパートナーの存在がある。VOICEでは...太陽光発電用パワコンのデジタル電源回路をSTM32F303で構成。ーMPPTとFRTに対応した高度なアルゴリズムを実装ーSTマイクロエレクトロニクス株式会社Cortex-M0を搭載した東芝のカスタムチップを採用。最新のFAコントローラに「アルテラSoC」を採用。→SPRESENSE:マルチコア×超低消費電力、エッジAIの最有力を目指した新たなる挑戦。SPRESENSE:マルチコア×超低消費電力、エッジAIの最有力を目指した新たなる挑戦。2018年7月にソニーが発売したシングルボードコンピュータ(SBC)「SPRESENSETM」。Cortex®-M4Fによる高い演算性能と、緻密な回路設計による圧倒的な超低消費電力を特長とする。ハイレゾ音源に対応した録音・再生機能や、センサーとスマートに連携できる機能など、ペリフェラル(周辺機能)も充実している。ここでは、知られざるSpresenseの内部構造をはじめ、Spresenseが実際に採用されているアプリケーションや、AIとの連携について話を聞いた。Cortex-M4Fを6コア搭載したシングルボードコンピュータです。マルチコアによる豊富な演算能力を備えていますので、本格的なエッジコンピューティングにご活用いただけます。高性能でありながら、電池でも駆動できる超低消費電力も製品の魅力です。――特長を教えてください。太田:まず、超低消費電力のマルチコアプロセッサが核となります。これを取り巻くペリフェラルとして、ハイレゾ音源(192kHz/24bit)対応のオーディオ再生機能、マルチマイク入力機能、カメラ機能、GPS機能などリッチなハードウェアが並んでいます。GPS機能は日本の「みちびき(準天頂衛星システム)」にも対応しており、正確な場所に加えて、絶対時刻も取得できます。仲野:Spresenseの特徴は、「オープンプラットフォーム」であることです。ソースコードやリファレンス回路など、開発に必要なすべての技術情報はWeb上に公開されていますので、どなたでも簡単に開発を始めることができますし、いくらでも深掘りしてハイエンドなアプリケーション開発に挑戦することもできます。――発売後の反響はいかがですか?太田:発売後、予想もしていなかった分野の方々からも数多くの引き合いを頂いております。使いたいとのお声がけをいただきました。生産ラインは1日でも止まると莫大な損害が発生しますので、故障を未然に防ぐシステムの導入は不可欠です。そこにSpresenseを使いたい、と。故障予知を実現する方式のひとつに「アコースティック・エミッション」という、音を解析して異常を捕らえる技術があり、Spresenseのハイレゾ録音に対応したマルチマイク入力がフィットしました。――振動ではなく、音を使った故障予知は珍しいように思います。太田:振動つまり加速度だけを使って故障予知するよりも、加速度と音を組み合わせて解析した方が予知精度を高めることができる、という論文があります。ソニーの工場もこの技術にはとても期待をしており、実際に故障しそうなベアリングを装置に入れて、Spresenseで音を解析、異常を予知できるかという研究を進めています。マルチ入力を活かして、どの方向の機械が故障しそうなのかを推論するAIの開発にも着手しています。仲野:Spresenseはカメラ機能も持ち合わせていますので、異常がある箇所を撮影したい、といったニーズにも応えることができます。ハイレゾで録音できるデバイス自体少ないと思いますが、さらにマルチ入力にも対応していて、デバイス上で解析もできて、異常をカメラで撮影できるデバイスとなると、Spresense以外の候補はほぼ無いでしょう。太田:他のソリューション、例えばCortex-A系を搭載したデバイスでも、工夫をすれば同じ機能を実現できるかもしれません。実際の現場で使おうとすると発熱が問題になります。他社が採用しているCortex-Aは高い演算性能を備えていますが、消費電力も大きいため、発熱により信頼性の担保が難しくなります。一方で、Spresenseは超低消費電力なので発熱もなく、高い信頼性を実現できます。電池やスーパーキャパシタでも駆動できますから、瞬停にも強いです。全CPUの電源をOFFにできる超低消費電力を極めたハードウェア――どのように超低消費電力を実現していますか?小泉:Spresenseに搭載しているCXD5602は、超低消費電力を実現するため、チップ内部に4つの電源ドメインを持っています。電源ドメインとは、部分的に電力供給をON/OFFできる範囲のことです。Domain」に分かれていて、それぞれの電力供給を動的にON/OFFできます(図1)。Domainは電源から切り離され、消費電力がゼロになります。図1:Spresenseの核となるCXD5602は、各電源ドメインを動的にON/OFFできる超低消費電力志向の製品。DomainにはCPUであるCortex-M4Fがすべて含まれています。全CPUへの電力供給をOFFにすることもできるのですか?小泉:可能です。Unit)が担当します。SCUは、Spresenseに接続されたすべてのセンサーをインテリジェントに監視し、必要なときだけCPUを起こすことのできるハードウェアです。――インテリジェントな監視とはどういうことですか?小泉:SCUは、CPUを介さずにI2C接続やSPI接続のセンサーから計測値を収集し、バッファに蓄えることができるハードウェアです。内蔵したプログラマブルな複数のIIRフィルタにより、SCUだけでセンサーデータを解析できます。SCUに加速度センサーを監視させれば、特定のモーションのみを検出することもできます。Domainに電力供給をONするという、超低消費電力なシステムを実現できます。太田:CPUを使わずに計測値にフィルタを適用できますので、CPUが寝ている間にデータを整形、加工することができます。そのため、起こされたCPUは、ノイズ対策など余分な前処理なく、すぐに本質的な処理に着手し、すぐに寝ることができます。給電時間を短くできるわけです。センサーの値を単純に集める「センサーハブ」という技術は既に多くありますが、ここまでインテリジェントな機能はSCUだけでしょう。――消費電力の概算値を教えてください。小泉:ウェアラブルデバイスなどに利用されているモーションの検出を例にしますと、ほとんどの電源を切断し、SCUのみで加速度を監視している状態で100μW程度、モーションを検知して1つ目のコアに電源を供給した状態で500μW程度、さらに複雑な解析が必要な処理を行うと2mW程度です。これは負荷の低い処理の場合で、負荷が高くなると消費電力はあがりますが、それでも数十mW程度です。太田:CPU動作電圧を変更することにより、より消費電力を絞ることもできます。初期設定は1.0Vですが、0.7Vまで下げることで、約71%*の電力を削減できます。SDKを使ってマルチコア開発を極めよう――Cortex-M系でありながらハイパフォーマンスを実現できるマルチコアについて教えてください。小泉:Spresenseには6個のコアが搭載されていますが、最初はSupervisorコアのみが起動します。その後、タスクに合わせて、Supervisorコアが、周囲のWorkerコアを起こし、仕事を割り振り、性能を上げていきます。最初から各コアの役割が決まっていて、コアは決められたタスクにのみに従事するAMP(非対称型マルチプロセッシング)と呼ばれるアーキテクチャです。一般的なパソコンはSMP(対称型マルチプロセッシング)というアーキテクチャで、CPUのコアはそれぞれ暇なときに、好きな作業をしています。――AMPのメリットはなんでしょう。小泉:マルチコアのプログラムを頑張って書いても、実行時に複数のコアが1つのハードウェアを取り合ってしまうと、性能が発揮できません。AMPのアーキテクチャを採用することにより、I/Oを操作する担当するコア、画像処理を担当するコア、音声解析を担当するコア、といったようにコア毎の役割を決めることができますので、確実に高い演算性能を発揮することができます。太田:コア同士でメモリを取り合わないよう、Spresenseのメインメモリ1.5MBは128KBのメモリタイル12枚から構成されています。みんな仲良く別々のタイルを使えます。使われていないタイルの電源はきちんとOFFになります。SDK開発ガイド」をご参照ください。マルチコアを制御するためのインタフェースとして「ASMPライブラリ」を提供しています。サンプルプログラムもGitHubにて公開しておりますので、身構えずに、チャレンジ頂けたら嬉しいです。――AIも開発できると聞きました。Console」に対応しています。Consoleは、AIにあまり馴れ親しんでいない方にも簡単に使っていただける、グラフィカルなユーザーインターフェース(UI)を備えた、AIの統合開発環境です。画像認識や音響解析などエッジコンピューティングに期待されている様々な機能を開発できます。Console上で開発したAIは、ソフトウェアの機能としてSpresenseに取り込むことができます。AIをSpresense用ファイルとして出力し、次に、Spresenseのアプリケーションプログラムと接続します。これだけの手順で、AIを活用したアプリケーションを実現できます。AIの機能はSpresense上にすべてダウンロードされていますので、クラウドと接続することなく、オフライン環境でも実行できます。そのため、ネットワークが安定しない環境や、LPWAなど狭い通信路しか確保できない環境でもAIを活用できます。仲野:現在、産業分野を中心に、ネットワークに繋ぎたくない、匿名性を確保したい、でもAIを取り入れたい、という声が高まっています。Spresenseの提供する「ネットワークを必要としないAIソリューション」は、そうしたご要望に応えることができます。ネットワークにも接続することもできますので、エッジAIが最初の処理をして、クラウドAIがさらに解析する、といった階層的なAIアプリケーションも開発いただけます。Consoleを利用することにより、AIアプリケーションも開発できるSpresense。――AIといえばTensorFlowやCaffeといったフレームワークが有名です。Consoleという新しいツールと連携した理由を教えてください。太田:TensorFlowやCaffeは、それぞれのプログラミングスタイルを十分理解していれば、強力なフレームワークになるでしょう。実際の開発に使うAIのコンポーネントは大方決まっていて、そこまでの柔軟性が求められることはあまりありません。Consoleと連携することにしました。学習データとの誤差を表示するUIなどを提供しています。――今後の展望について教えてください。太田:開発ツールをさらに拡充したいと考えています。SDKによる開発が必要です。SDKはやや敷居が高い、というご意見もいただいておりますので、マルチコアや超低消費電力といったSpresenseの魅力を、より簡単に使っていただける開発環境を準備していきます。EYE'SSoCのアーキテクチャをゼロから設計することにより、マルチコアによる高性能と超低消費電力を両立できる構造を実現したソニーのSpresense。ハードウェアだけでなく、ソフトウェア、開発ツール、アドオンボードも揃えた、こだわりのエッジコンピューティング製品だ。この記事の技術資料を読む最新情報をメーカーサイトで見るマガジンVOLUME.19深層学習の研究者が語る、SPRESENSETMの魅力。スマートファクトリーが始まる「次世代の技術者育成にSPRESENSETM」VOLUME.19世界のソニーが掲げる、IoT時代の新戦略。技術の粋を集めたSPRESENSETMの挑戦「ビジネス×オープンプラットフォーム」VOLUME.18SPRESENSE:マルチコア×超低消費電力、エッジAIの最有力を目指した新たなる挑戦。VOLUME.15SPRITZERがIoTを拓く。可視化し解析するサブコアとメインコアをシームレスにデバッグ。高機能IoTアプリケーションを効率的に開発、解析する方法とは深層学習の研究者が語る、SPRESENSETMの魅力。世界のソニーが掲げる、IoT時代の新戦略。走り始めた“AIシューズ”。STM32マイコンが楽しさを加速。モノの認証で“トラスト”なシステムを実現。IoT時代に安心できる社会を目指すハイパワー化で可能性の広がるPoE。無線+μC3で給湯器IoTを実現。reserved.お問い合わせ会社概要プライバシーポリシーポイントとは?。