エッジAI開発ソリューション

トレーニング済みの深層学習モデルを様々なエッジデバイスで使用可能にします

エッジAIの開発手法

エッジAIは、センサー、カメラ、ロボット、自動車、ドローンなどのデバイスに搭載され、現場でリアルタイムにデータを収集、処理、解析できる技術です。富士ソフトでは、AIの導入形態としてエッジAIに焦点を当てています。

エッジデバイス各社が提供してるツールを活用し、トレーニング済みの深層学習モデルを、ハードウェアアクセラレーションを利用した高速処理が可能な軽量モデルに変換します。これにより、オフライン環境でもリアルタイムにデータ収集、分析ができるAIを実現できます。
特に、映像解析や画像解析における物体検出や異常検知は、エッジAIとして利用されることが多い用途です。例えば、顔認識やナンバープレート認識といったアプリケーションがこれに当たります。

エッジAIソリューション製品

富士ソフトでは、サーバーやクラウドを使用せず、現場の機器のみでAI機能を使っていきたいお客様に、機器選定から実装までエッジAIの開発をサポートいたします。 エッジAIを実行するエッジデバイスも、富士ソフト取扱製品の中からベストな提案を行い、もしカスタムハードが必要なら独自に開発いたします。

  • FPGAボード販売

  • 産業用PC販売

  • キャリアボード設計・製造

エッジAI開発で必要なノウハウ

エッジデバイスは一般的には組み込み機器であり、推論に使用可能なハードウェアリソースはサーバーやクラウドより圧倒的に少ないため、デバイス選定やAIモデルの選定、用途にあった適正な精度の検証など、AI開発初期段階からエッジAIとしての想定が必要になります。また、OpenVINOなどのエッジ向けAI開発ツールを活用した、エッジ向けのAIモデル変換も必要になります。

富士ソフトのエッジAI開発では、サーバーやクラウドを使用せず、現場の機器のみでAI機能を利用するお客様に対して、機器選定から実装まで一貫したサポートを提供します。エッジAIを実行するエッジデバイスも、富士ソフト取扱製品の中から最適な提案を行い、もしカスタムハードが必要なら独自に開発いたします。

エッジAI開発 実装の計画

AI開発時の選択

  • エッジAI化を意識したニューラルネットワークモデルの選択
  • エッジAI精度を前提とした学習データの準備
  • 実用化に移行しやすい開発環境

エッジデバイスの選択

  • サイズ・重量
  • 動作速度
  • 動作環境(温湿度・VCCI)
  • 環境性能(消費電力)
  • 外部I/O
  • アクセラレーターの種類

最適な実装には多くの選択肢 → AIと組み込みの専門知識が必要

なぜ、AI開発時にエッジAIを意識する必要があるのか?

AI開発を進める際に、エッジAI化を意識しないと、学習したニューラルネットワークの規模や精度がエッジAIの許容範囲を超える可能性があります。これは、リアルタイム制御や高速のデータ処理が求められるエッジデバイスにとって大きな問題です。例えば、監視カメラから膨大な映像データを収集し、リアルタイムで画像解析や物体検知、顔認識などの解析を行い、その結果を即座に通信するといったアプリケーションでは、負荷が高すぎるとタイムラグが生じ、求められる性能を実現できない可能性があります。

その結果、ニューラルネットワーク自体の大幅な変更や、新たな学習データの収集とアノテーション、さらには抜本的な見直しでの再学習が必要となることも考えられます。このようなリスクを避けるためには、初期段階からエッジAIの許容範囲を考慮し、その中で効率的なAI開発を進めることが重要です。

エッジAIを想定していない場合、ニューラルネットワーク自体の変更や、大幅なパラメーター変更が必要

ニューラルネットワークを変更すると、精度を維持するために再学習や新たな学習データの収集とアノテーションが必要

結果的に、学習時に目的の精度・性能が出ていても、抜本的な見直しで再学習が必要になる

エッジAIの導入は富士ソフトにお任せください

富士ソフトでは、多彩なプラットフォームで、ニーズにあったエッジデバイス構成・AI開発/実装・組み込みソフトウェア開発を提供します。リアルタイムでの画像処理や認証、通信制所などを統合した解決策を展開し、お客様の課題開発をします。

エッジAIの導入は富士ソフトにお任せください

エッジAIの弱点を補うアクセラレーター

リソースの少ないエッジデバイスでAIを高速実行するためには、OpenVINOなどAIアクセラレーターの活用が不可欠です。これらのアクセラレーターは、屋外での映像解析や大量データの解析といった、エッジAIの弱点を補う役割を果たします。富士ソフトは各チップベンダーと連携し、エッジAIの開発経験を蓄積しており、高速で効率的なAI処理の実現に貢献します。

開発ソリューション紹介トレーニング済みの深層学習モデルをエッジデバイスで使用可能なモデルに変換します。

エッジAIの活用事例

スマートフォン

音声認識や画像認識などをリアルタイムで処理します。これにより、スマートフォン内で直接データ処理が可能となり、通信量の削減やレイテンシの短縮、プライバシー保護に貢献しています。

自動運転

センサーやカメラから得られる情報をリアルタイムで解析し、道路上の物体を検出・認識し、車両の制御を行います。これにより、遅延なく応答でき、安全性が向上します。

産業ロボット

製品の外観検査や故障予知などに利用されます。これにより、生産ラインの効率化や製品品質の向上、メンテナンスコストの削減が実現します。

自律制御ロボット

環境認識や障害物回避、行動計画などを行います。これにより、人間の介入なく自律的に動作することが可能になります。

監視カメラ

映像から人物や物体の検出・追跡、異常行動の検知などを行います。これにより、セキュリティ強化や労力の削減が実現します。

家電機器

音声や画像を認識し、ユーザーの要求に応じた操作を行ったり、使用状況を学習して自動化するなどの機能を提供します。

外観検査装置

異常部位の検出や分類を行います。これにより、検査作業の効率化や精度向上が可能になります。

設備監視

センサーデータを解析し、異常の早期発見や故障予測を行うことで、メンテナンスの最適化やダウンタイムの削減を実現します。。これにより、検査作業の効率化や精度向上が可能になります。

IoTセンサー

収集したデータの先行処理や分析を行うことで、必要なデータだけをクラウドに送信し、通信負荷を軽減します。また、異常検知などのリアルタイム分析により、早期の対応を可能にします。

施設のセキュリティシステム

カメラやセンサーのデータをリアルタイムで解析し、不審者の侵入検知や異常行動の検出、顔認識によるアクセス制御などを行います。これにより、高度なセキュリティを実現します。

デジタルサイネージ

カメラからの映像データを解析し、視聴者の年齢や性別、表情などを認識します。これにより、視聴者に合わせたパーソナライズされた広告を表示するなど、効果的なマーケティングを実現します。

ロボット掃除機

部屋の形状を認識し、最適な掃除ルートを計算します。また、障害物を検知して回避したり、階段などから落下するのを防ぐためのAIが搭載されています。

エッジAIの特徴

エッジAIはエッジコンピューティングの一部であり、IoTデバイスやネットワークの末端でのリアルタイムのデータ処理と解析を実現します。これにより、映像や画像の解析、物体や顔の認識、そして検知などを高速で行うことが可能となります。例えば、監視カメラの映像から異常行動をリアルタイムに検出したり、ナンバープレートを認識して特定の車両を追跡したりします。

さまざまなプラットフォームやアプリケーションで統合され、モジュール化された形で搭載されます。これにより、深層学習(Deep Learning)を用いた推論を端末で行い、高い認識精度と低遅延の運用を実現します。ソフトウェアフレームワークとしては、例えばIntelのOpenVINOなどがあり、これを用いることで、多様なAIモデルの高速実行をサポートします。また、無線通信により収集された膨大なデータを、エッジAIはリアルタイムに分析し、必要な情報だけを選択的にクラウドに送信します。これにより、通信負荷を大幅に軽減し、ネットワークの効率を向上させることができます。

これらの特性により、エッジAIは様々な産業において利用されており、監視、品質検査、自動運転、医療診断など、あらゆる場面でのリアルタイム分析と高速な反応が求められるタスクに対するソリューションを提供しています。

エッジAIのメリット

  • クラウド・サーバー・インターネット接続不要
  • 設置の自由度が高い
  • イニシャルコスト・運用コストを抑制
  • 応答性能が高い
  • ネットに接続せず運用できるため、プライバシーリスク・セキュリティリスク低減
  • ネット切断による運用の不安定さ解消

エッジAIのデメリット

  • エッジAIは推論のみで学習できない
  • AIの変更はサーバー等で学習したモデルの再デプロイが必要
  • 推論の精度や処理速度の低下を伴う
  • 性能は使用機器のスペックに依存
  • 導入・運用のハードルが高い

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