Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2019
James Morra
Electronic Design
Компания Syntiant – стартап из Ирвайн, Калифорния, заручившаяся поддержкой таких известных покровителей, как Intel и Microsoft, заявила, что ее специализированные микросхемы можно использовать для внедрения виртуального ассистента Amazon Alexa в более миниатюрные устройства с батарейным питанием, такие как носимая электроника и беспроводные наушники, которые просыпаются, услышав пробуждающее слово или другую команду, произнесенную голосовым помощником. Amazon только что подтвердила намерение использовать свои ускорители глубокого обучения с голосовым сервисом Alexa (AVS).
Микросхемы NDP100 этой компании можно запрограммировать на непрерывное прослушивание 64 пробуждающих слов или специфических звуков, таких как разбитие стекла или плач ребенка. При этом приборы, имеющие 100 КБ статического ОЗУ, потребляют мощность не более 150 мкВт. «Эти микросхемы специально созданы для распознавания ключевых слов, например «Alexa», и теперь наши процессоры можно использовать для быстрой разработки голосовых приложений в устройствах с автономным питанием», – заявил генеральный директор Курт Буш (Kurt Busch).
Компания Syntiant, основанная бывшими руководителями инженерных подразделений Broadcom, привлекла более $30 млн от инвесторов, список которых включает Microsoft M12, фонд Alexa компании Amazon, Applied Ventures, Intel Capital, Motorola Ventures и Robert Bosch Venture Capital. Стартап выходит на развивающийся рынок устройств Интернета вещей с голосовой активацией, использующих Alexa и других голосовых помощников, таких как DuerOS компании Baidu, Apple Siri и Assistant от Google.
Микросхемы компании Syntiant, изготавливаемые с использованием техпроцесса 40 нм, подключаются напрямую к цифровым микрофонам или другим датчикам, активируя бездействующую систему, просыпающуюся после прослушивания таких слов, как «Alexa», «Google» или других голосовых команд. Как только система просыпается, микросхемы предупреждают ее о том, что было захвачено микрофоном. В случае, если система не пробуждается немедленно, микросхемы, маленькие как нос Авраама Линкольна на одноцентовой монете, записывают в своей 112-килобайтной памяти три секунды звука.
Чип NDP100 упакован в корпус размером 1.4 мм × 1.8 мм, что делает его достаточно компактным для устройств с небольшими аккумуляторами, таких как наушники, термостаты и пульты дистанционного управления. NDP101 поставляется в корпусе QFN размером 5 мм × 5 мм и имеет дополнительные входы-выходы общего назначения, что позволяет использовать его в качестве процессора приложений в умных динамиках, холодильниках и других устройствах, располагающих дополнительным пространством. По словам Syntiant, Amazon квалифицировала чипы для использования в голосовых интерфейсах ближнего действия под управлением Alexa.
В первом квартале 2019 года Syntiant продемонстрировала эти микросхемы клиентам, пытающимся добавить искусственный интеллект к недорогим маломощным устройствам Интернета вещей, не уменьшая времени их автономной работы. Микросхемы могут выполнять около 2 триллионов операций на ватт, что обеспечивает им более чем 100-кратный выигрыш в энергоэффективности по сравнению с обычными и сигнальными процессорами, используемыми в настоящее время для распознавания ключевых слов. Ожидается, что поставки микросхем начнутся до конца 2019 года. В больших лотах одна микросхема будет стоить менее $10.
Специализированные микросхемы поддерживают операции умножения с накоплением, чаще называемые MAC-операции, лежащие в основе глубокого обучения. Syntiant экономит энергию, выполняя, когда это возможно, 4-разрядные вычисления, которые требует примерно половину мощности по сравнению с более распространенными 8-разрядными операциями и сокращают перемещение данных между процессором и памятью. Syntiant также создает специализированные микросхемы, которые для большей экономии энергии используют аналоговые вычисления во флэш-памяти.
Syntiant пытается вывести из облака фазу логического вывода машинного обучения. Выполнение логического вывода внутри устройств с автономным питанием сокращает время ожидания, которое может задерживать ответы Alexa на вопросы или голосовые команды. Сегодня обучение происходит в центрах обработки данных с использованием графических процессоров Nvidia или TPU Google, которые могут сортировать большие партии данных с помощью программной библиотеки Tensorflow. Процессоры Intel Xeon являются действующим стандартом для выполнения алгоритмов логического вывода в облаке.
Syntiant выпустила инструменты программирования, которые передают обученные алгоритмы в ее специализированные микросхемы.
Санджай Волети (Sanjay Voleti), старший менеджер Amazon по внедрению устройств голосовых сервисов Alexa (AVS), заявил, что NDP100 «использует уникальный подход к обнаружению пробуждающих слов на устройствах с поддержкой голоса». Он сказал, что с нетерпением ждет возможности увидеть, как «разработчики начнут использовать эту технологию в своих устройствах и предоставят клиентам новые возможности сервиса Alexa». Amazon также одобрила использование с AVS микросхем Synaptics, Qualcomm, Xmos и Knowles.
