インターフェース通信 2019年1月号『小型リアルタイム組み込み人工知能』

■特集案内

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　11月25日発売のインターフェース1月号の特集は「小型リアルタイム組み込み人工知能」となります．第1部では，IoT向きArmマイコンで小型人工知能を作ります．第2部では，組み込みAI開発環境の研究．第3部では，最強FPGAボードで，人工知能を使用した画像認識を行います．特設として，これからの人工知能コモンセンスとなる注目のAIアルゴリズム「強化学習」を初解説します．さらに，別冊付録としてコンピュータの役立つ情報が掲載された「Interface コンピュータ手帳2019」が付いています．

　本稿では，小規模なワンチップ・マイコンでも学習済みニューラル・ネットワーク・モデルを動かせる開発環境＆オープンソース・ライブラリを紹介し，2,000円ちょっとで入手できる入門Armマイコン・ボードmicro:bitで超小型＆リアルタイム人工知能を動かしてみます．

　2018年7月にソニーから発売された「SPRESENSE(スプレッセンス)」は，6つのCortex-M4Fコアを内蔵したマルチコアArmマイコン搭載小型ボードです．6コアのCortex-M4Fを内蔵したSPRESENSEは，計算性能に優れているだけではありません．最新のシリコン・プロセスで製造されており，低消費電力で使えるように作られていて，乾電池で動かすことも可能です．リアルタイムな人工知能（AI）端末やIoT（Internet of Things）に使えるマイコン・プラットフォームです．

　Arm Cortex-M CPUをなんと8 個も搭載していながら低消費電力で動作可能なマイコン・ボードSPRESENSE（ソニー）が発売されました．画像認識に必須のカメラも接続可能です．本特集では，このArmマイコン・ボードSPRESENSEを使って人工知能画像認識にチャレンジしてみたいと思います．消費電力の小ささを生かして，乾電池で動かしてみます．

　2015年頃から始まったディープ・ラーニング・フレームワークの開発競争は，2017年でほぼ収束したようです．世界的にデファクト・スタンダードとなったのはTensorFlowです．そこに加えて，より簡単に使えるKeras，プロトタイプ開発に向いているPyTorch，そして国内では根強い人気のChainer，といった辺りでユーザも定着した感があります．

　2018年夏に，ラズベリー・パイ（Raspberry Pi，以下ラズパイと呼ぶ）とほぼ同等の名刺サイズのArmコア内蔵FPGAボードUltra96（アヴネット）が発売されました．メインSoC（最近FPGAメーカはArmコア内蔵FPGAをSoCと呼ぶ）として，高性能Zynq UltraScale+MPSoC（ザイリンクス）を搭載し，高位合成環境SDSoC/Vivado HLS を同梱していながら29,800円（税別）という，従来のFPGAボードからは考えられないほどのお手頃価格です．

　ここからは，第1章で紹介した最強FPGAボードUltra96（Ultra96 Zynq UltraScale+ ZU3EG 評価ボード，以下Ultra96ボード）を使って，画像認識人工知能の高速化に挑戦してみます．

　最近，ディープ・ラーニング（深層学習）が大きな成果を上げています．その成果の1例として次のものがあります．
・囲碁や将棋が人間よりも強くなった
・テレビ・ゲームで人間よりも高得点をとれるようになった
・ロボットがモノをうまくつかんで仕分けられるようになった
・ぶつからないように車が自動的に動いた
　実はこれらは「深層強化学習」と呼ばれ，ディープ・ラーニングに強化学習を取り入れたアルゴリズムです．深層強化学習は，さまざまな学習法が提案されていて，ホットな分野となっています．

■次号予告

　12月25日発売のインターフェース2月号では，500号記念として，Interfaceが専門とするコンピュータ技術に関する重要なキーワードを，多くの図表を使いながら分かりやすく説明します．第1部では，これからのコンピュータで重要な人工知能（AI）をテーマにします．第2部ではコンピュータを構成するハードウェア/ソフトウェア技術を幅広く取り上げます．

　Interface（インターフェース）は，44年前の1974年（昭和49年）1月のトランジスタ技術別冊から始まりました．2019年2月号（2018年12月25日）で，創刊500号を迎えます．そこで，Interfaceでは，これからの方向性をセミナで紹介する「コンピュータ・サイエンス&テクノロジの未来」を2019年2月15日［金］に秋葉原コンベンションホールで開催いたします．事前登録は，2018年12月25日より開始します．

◎開催概要
●名称●Interface 500号記念ワークショップ『コンピュータ・サイエンス＆テクノロジの未来』
●会期●2019年2月15日[金]
●会場●秋葉原コンベンションホール　東京都千代田区外神田1-18-13　秋葉原ダイビル
●主催●CQ出版社／Interface
●参加料●2000円/1セッション（予価／事前登録制）
●運営●CQ出版社 TSE事務局

■見逃しインターフェース

　インターフェース2018年8月号は，IoTの新技術と期待されているブロックチェーンを特集します．暗号通貨からはじまったブロックチェーンの技術をIoTなどの組み込み機器に使用します．そこで，暗号技術やネットワークなどの実験をラズパイで行い，センシングや制御のポテンシャルも探ります．さらに「量子コンピュータはじめの一歩」や人工知能のテクノロジ研究「TensorFlowウォッチ2018」など話題のテーマが満載です．

■Interface バックナンバー