（转载）FPGA + 人工智能

假如让机器人来承担人类的工作，它们必须变得更加多样化、更加智能化，具有更多不同于人类或者超过人类的地方。比如，它们要学会“观察”，学会“倾听”，甚至需要“看”得更清晰，“听”得更细微，或者它们需要更强壮，更敏捷，拥有很多灵巧的“手”，拥有一颗“最强大脑”，可以独立思考，甚至拥有一些超能力……

在英特尔 FPGA中国创新中心展厅展示的HERO平台，就像是机器人的“最强大脑”，可以指挥机器人完成各项工作，使其完美契合人工智能时代对机器人的要求。

HERO平台

HERO平台，全称为Heterogeneous Extensible Robot Open Platform，是英特尔中国研究院专为智能机器人（包括服务机器人、医疗机器人、自动驾驶汽车等）打造的一套低功耗、高性能、小尺寸、可扩展的异构系统平台方案，集成了CPU、VPU和FPGA三类芯片，可以很方便的搭建各种异构计算平台。在此方案中，CPU作为控制中心， 与FPGA和其他专用加速器芯片（如Movidius的VPU）搭配，能够提供高效的性能。CPU + FPGA，简直可以说是为机器人注入了“最强大脑”。

▲ HERO平台

整套HERO硬件系统采用了英特尔酷睿系列CPU，搭载英特尔Arria 10 GX系列1150型FPGA作为异构加速器。Arria 10 GX 1150这款产品资源丰富：内部集成了1150K个逻辑单元，可以作为算法处理的基本功能单元；还集成了单精度浮点乘法器和加法器硬核各1518个，运算实力暴增，最高速率可达1.366TFLOPS；综合片内丰富的存储布线资源以及对外高速内存接口，保证了FPGA在机器人控制算法以及神经网络推理端的性能加速。

HERO平台的优势

1.体型小巧

HERO平台设计紧凑，体型小巧，能够被轻松地集成到各类机器人或者车上。假如某种应用只需要FPGA做算法加速，则平台的尺寸可以做到与核心模块差不多大，整个设计会更小。如果需要引出IO接口，用户也可以根据需要对IO板“量体裁衣”。

▲ HERO平台体型小巧

2.灵活度高

精心设计了双板结构——核心板和IO板，两板之间互相独立。核心板主要负责算法和控制，IO板管理各种传感器。这种设计的好处在于方便不同用户进行裁剪设计，FPGA的选型可以根据算法的复杂度进行调配，IO的配置也可以根据应用的要求进行裁剪。

▲ HERO平台的硬件结构

3.接口丰富

HERO平台提供了约200个IO接口供你自由选择，向上支持高达16Gbps的高速串行接口，向下也能hold住各种低速接口，对于视觉、控制、自动驾驶等应用都可以支持。

4.学习成本低

HERO平台上集成了OpenVINO 开发套件，用户可以便捷高效的在不同硬件加速器上完成深度学习网络的快速部署，实现系统性能的优化。HERO平台同时支持基于更通用的编程环境——OpenCL的流程开发，不用学习复杂的硬件描述语言，学习成本低，这为软件工程师提供了一个用于各种算法和软件编程的友好接口。

HERO平台的应用

HERO平台的应用前景非常广阔，它可以为智能机器人、机械手臂控制、无人驾驶等提供高性能的端到端解决方案。

以服务机器人为例，其主要作用是帮助人完成任务和动作。若实现这一目标，则需要在机器人上实现各种复杂的应用控制技术，包括视觉、定位、运动、抓取等。FPGA可以在这些关键应用上发挥极大价值，让复杂算法的处理变得高效实时，带给用户良好的体验。比如，将机器人自身定位的算法（SLAM）移植到FPGA中执行，实现了比CPU高出十多倍的定位频率，从而允许机器人以双倍的速度运动，且不会“迷失方向”。

▲ HERO平台应用前景非常广泛

此外，该平台还针对机器人的双臂运动规划集成了抓取平台——MoveIt，并在此基础上进行了运动规划、碰撞检测等核心难题的研究，实现了机器人实时、高精度的运动规划 。

作为机器人计算研究平台的最佳选择，HERO平台可以大大缩短用户开发时间，快速实现AI算法的部署实践。目前HERO平台已作为科研平台进入到全国多所顶尖高校的实验室，并和多个生态系统伙伴开展深入合作。

基于CPU + FPGA的异构计算平台——HERO平台，机器人有了如此智慧的大脑，将变得更加耳聪、眼明、腿快、手稳，融入我们的日常生活，为人类提供更好的服务。