エッジAIノードへの電力供給：エッジAIが電力システム設計に与える影響
2024/04/19
エッジAIとは何か? エッジAIとは、ネットワークのエッジにあるデバイスにAIモデルを直接展開することです。オンデバイス処理を採用して低遅延の応答を実現することで、クラウドコンピューティングへの依存を軽減します。IoTシステムにエッジAIを追加すること（AIoT（モノの人工知能）システムを形成する組み合わせ）で、ローカルレベルでセンサーデータの分析、パターンの認識、推論、意思決定を行い、その後ゲートウェイ経由で送信する必要があるのは関連する結果のみとなるため、データの過負荷を最小限に抑えることもできます。クラウドとの間のデータ転送を最小限に抑えることで、帯域幅の使用を最適化し、マイクロコントローラーやFPGAなどのリソースに制約のあるエッジデバイスに適応します。
図1：AIoT設計により、ネットワーク負荷が最小限に抑えられる（出典：RECOM）
図1は、AIoT設計のコンセプトを示しています。エッジAIアプリケーションの他の例には、スマートカメラ、自動運転車、ヘルスケアデバイスなどがあり、センシティブデータをデバイス上に保持することでプライバシーとセキュリティを強化しています。
エッジAI電源の課題
エッジAIデバイスには、複雑な計算をローカルで処理するために、組み込まれるプロセッサが強力になります。電源設計は、これらの強化された処理能力をサポートするために進化しており、高度なエッジAIハードウェアのパフォーマンスを駆動するために安定した十分な電力を提供します。以下は、エッジAIシステムが電源システムにもたらす課題と要件の例です：
電力効率：エッジAIデバイスには、効率と低消費電力を優先した電源が必要です。設計者は、バッテリー駆動のエッジデバイスの寿命を最大限に延ばし、接続されたシステムのエネルギーフットプリントを最小限に抑えるために、電力効率の高いソリューションの作成に注力しています。
コンパクトなフォームファクタと熱効率：多くのエッジコンピューティング環境では、もともとスペースに制約があるため、コンパクトなフォームファクタと優れた熱効率を備えた電源が必要です。電源システムには、熱を効果的に管理し、さまざまな環境で動作するエッジデバイスの熱的課題に対応する、小型軽量の電源が含まれています。設計は、エッジのフォームファクタと互換性があり、ネットワークのエッジに展開されるさまざまなデバイスやシステムに対応する必要があります。
エッジクラスターの拡張性：エッジAIは、多くの場合、相互接続されたデバイスのクラスターまたはネットワークの展開を伴います。電源設計はエッジクラスターのスケーラビリティ要件をサポートするために進化しており、拡大するエッジコンピューティングインフラストラクチャの電力需要を満たすために効率的に拡張できるモジュール型ソリューションを提供しています。
インテリジェントなパワーマネジメント：さまざまな電力要件を持つ動的なワークロードのため、エッジデバイスでは多くの場合、適応型パワーマネジメントが必要になります。さまざまなコンポーネントのリアルタイムのニーズに基づいて電力を動的に割り当てることができる、インテリジェントなパワーマネジメント機能は、電源設計に不可欠になりつつあります。この適応性により、エッジAIシステムのエネルギー消費が最適化されます。
エッジ重視の冗長性：エッジAIシステムにとって、特にリモートまたはミッションクリティカルなシナリオでは、信頼性が最も重要です。電源設計にはエッジに重点を置いた冗長機能が追加されており、電源障害が発生した場合でも継続的な動作が保証されます。これらの冗長設計は、エッジ展開における信頼性を維持し、ダウンタイムを最小限に抑えるために不可欠です。
エッジ分析との統合：エッジAI用の電源には、エッジ分析およびモニタリング機能との統合が組み込まれています。この統合により、消費電力、効率、システムの健全性に関するリアルタイムの把握が可能になり、事前予防的なメンテナンスが容易になり、エッジデバイスの固有の使用パターンに基づいて電源のパフォーマンスが最適化されます。
エッジAIのカスタマイズと適応性：エッジAIアプリケーションは多種多様であり、電源設計はよりカスタマイズ性が高まり、さまざまなエッジのユースケースの特定の要件に適応できるようになってきています。この柔軟性により、多様なエッジAI展開における個別の需要に合わせて電源ソリューションを調整することができます。
エッジAI設計における電源デジタル通信バスの利点
電源にデジタル通信インターフェイスを組み込むことで、電源がエッジAI設計にシームレスに統合されます。機械学習アルゴリズムと組み合わせることで、電源はシステム全体のアクティブな部分となり、電力使用量に関するデータを提供し、パワーマネジメントを容易にし、冗長運用を可能にします。パワーマネジメント（PM）バスプロトコルは、AIoTアプリケーションにとって非常に有益です。デジタル電源をリモートでオンまたはオフにする、またはスタンバイ状態にして電力を節約するだけでなく、PMコマンドセットにより出力電圧のリモート調整や、電流と電力制限のリモート設定、さらにAC入力ラインと電源の温度監視も可能にします。さらに、電源の内部メモリからは、現在および過去のエラーコードを確認することができます。
図2：RECOMのRACM1200-Vは、エッジAI設計に簡単に統合できるデジタル通信を提供する（出典：RECOM）
RECOMは、AIoTシステムへのシームレスな統合を実現するPMバスインターフェイスを備えた電源ファミリーを提供しています。RACM1200-Vファミリーは、最大1200V（ファンなしで1000W）の電力、24Vまたは48Vの出力、および15%の負荷から90%を超える高効率を提供します。PMBオプションを装備したモデルは、オン/オフ制御、電圧と電流の測定、ステータス表示、障害レポートなど、包括的なコマンドセットを伴う最大100kHzのPMバス通信を提供します。
エッジAI電源のためのRECOMとの提携
エッジAIの出現によって、効率、拡張性、適応性に重点を置いた電源設計が再構築されています。エッジAIアプリケーションが普及するにつれ、電源はネットワークのエッジにあるデバイスの信頼性と最適な動作を確保するために重要な役割を果たします。設計者は、このダイナミックで急速に進化する分野の要求に応じた電源ソリューションを提供するため、エッジAIがもたらす独自の課題に積極的に取り組んでいます。RECOMのRACM1200-V電源には、エッジAI設計に簡単に統合できるPMバスインターフェイスが備わっています。お客様の次のプロジェクトでの提携のためには、今すぐお問い合わせください。アプリケーション
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