Bildverarbeitung im IoT Simcom verlagert KI-Bildanalyse in kompakte Funkmodule

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Wer Bilder in Kameras oder Maschinen auswerten will, braucht Rechenleistung direkt am Gerät. Der Bauteilhersteller Simcom bündelt dafür Prozessoren und Funktechnik auf winzigen Platinen. Das Unternehmen reagiert damit auf den Trend zum Edge-Computing in der Industrie.

Der chinesische Hersteller Simcom bringt zwei neue Bausteine auf den Markt, die sich speziell an Entwickler von industriellen Bildverarbeitungsanwendungen richten. Die auf der Messe Embedded World vorgestellten Modelle SIM8666 und SIM8668 integrieren neben Rechenkernen und Speichern auch einen KI-Beschleuniger sowie Wlan- und Bluetooth-Schnittstellen. Ziel der Architektur ist es, aufwändige Berechnungen direkt im Gerät durchzuführen, anstatt große Datenmengen über Mobilfunknetze an zentrale Server zu senden.

Im Kern gleichen diese Module der Architektur eines modernen Smartphones. Sie vereinen die Ansteuerung von Kameras und Displays mit lokaler Rechenleistung und Kommunikationsschnittstellen. Die Platinen messen 43 mal 44 Millimeter und sind lediglich 3,2 Millimeter flach. Im Inneren arbeiten Hauptprozessoren des Herstellers Rockchip, ein Grafikchip von Arm sowie eine sogenannte Neural Processing Unit (NPU). Letztere liefert eine Rechenleistung von einer Tera-Operation pro Sekunde(1 TOPS) und erlaubt es, Modelle von Software-Frameworks wie Tensorflow oder Pytorch direkt auf dem Bauteil auszuführen.

Lokale Auswertung spart Bandbreite und Serverkosten

Die Kombination aus lokaler Datenverarbeitung und Konnektivität eröffnet neue technische Anwendungsfälle. In der Praxis betrifft das beispielsweise Zugangskontrollen über Gesichtserkennung, die optische Überwachung von Produktionslinien in Fabriken oder den Einsatz in medizinischen Analysegeräten. Anstatt ein hochauflösendes Bild über ein Netzwerk zu übertragen, analysiert der Algorithmus auf dem Chip das Muster. Die Hardware verarbeitet die Information in Bruchteilen einer Sekunde und funkt lediglich das Ergebnis – etwa die Bestätigung einer Zugangserlaubnis – weiter.

Um die physische Anbindung an Kameras und Bildschirme zu gewährleisten, stattet der Hersteller die Platinen mit Schnittstellen wie PCIe, USB, HDMI und verschiedenen Anschlüssen für Kamerasensoren aus. Mads Fischer, Vertriebsdirektor für Europa bei Simcom, fasst den Einsatzzweck zusammen: „Unsere neuen intelligenten KI-Module sind auf neue IoT-Anwendungen in der Bildverarbeitung ausgerichtet, die KI-Funktionen zur Positionsbestimmung oder Identifizierung benötigen.“ Während Entwickler bei bisherigen Smart-Modulen häufig auf Android als Betriebssystem setzten, beobachtet Simcom im industriellen Umfeld mittlerweile einen klaren Schwenk hin zu Linux.

Speicherpreise bremsen, etablierter Mobilfunk dominiert

Obwohl die Industrie derzeit stark in künstliche Intelligenz investiert, birgt der Boom auch wirtschaftliche Herausforderungen für Modulhersteller und deren Kunden. Die weltweit hohe Nachfrage nach Speichern und Halbleitern für große Rechenzentren treibt die Bauteilpreise in die Höhe. Da die benötigten Speicherchips aus denselben Halbleiterfabriken stammen, verteuern sich auch die kompakten Industriemodule. Bauteile, die ehemals 25 US-Dollar kosteten, erreichen laut Fischer nun teils Preise von bis zu 45 Dollar.

Wenn die lokal verarbeiteten Daten schließlich drahtlos übermittelt werden, setzen Systemarchitekten derzeit nur selten auf die neuesten Funkstandards. Während 5G im Bereich der Breitbandkommunikation wächst, spielt es für das IoT noch eine untergeordnete Rolle.

Stattdessen dominiert weiterhin der etablierte LTE-Standard, insbesondere in der Ausprägung Cat 1-Bis. Diese Technik bietet Herstellern ein ausgewogenes Verhältnis aus Modulkosten, geringem Energieverbrauch und ausreichender Bandbreite für IoT-Geräte. Simcom geht davon aus, dass LTE das industrielle IoT noch weit über das nächste Jahrzehnt prägen wird, da kommende Standards wie 6G für reine Maschinenkommunikation vorerst keine nennenswerten technischen Vorteile bieten. (mc)

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