Aspinity Revela RAMP: Processador Analógico Reduz Potência na Edge em 10x

A Aspinity, uma startup de Pittsburgh fundada em 2015, está lançando na terça-feira uma plataforma Reconfigurable Analog Modular Processor, ou RAMP. A plataforma de processamento analógico de ultra-baixa potência é projetada para detectar, analisar e classificar dados brutos de sensores — como voz, alarmes ou mudanças de vibração — diretamente no domínio analógico. Uma vez que separa o sinal do ruído de fundo, o RAMP passa os dados refinados para digitalização.

(Fonte: Aspinity)

Priorizando a análise analógica primeiro, o RAMP pode reduzir o consumo de energia de dispositivos de edge em até dez vezes e reduzir o volume de dados em um fator de cem para aplicações always-on, afirma a Aspinity. A plataforma visa dispositivos de sensoriamento always-on operados por bateria nos mercados de consumo, smart home, IoT e industrial.

O analista sênior Mike Demler do The Linley Group disse ao EE Times que o recurso de destaque do RAMP é sua potência extremamente baixa — consumindo apenas 10 µA durante operação ativa, uma conquista notável para um chip analógico.

O fundador e CEO Tom Doyle expressou entusiasmo após ouvir Gene Frantz discutir a necessidade de trazer redes neurais de volta para o analógico. Frantz, ex-fellow de tecnologia da TI e agora professor na Rich University, há muito advoga por processamento de sinal analógico em IA. "É exatamente o que o RAMP faz", disse Doyle.

Analógico vs. Digital
Outros fornecedores como STMicroelectronics e Renesas estão promovendo dispositivos de endpoint com IA para detecção de anomalias, mas dependem de circuitos digitais e software. A ST usa núcleos ARM, enquanto a Renesas oferece um Dynamically Reconfigurable Processor (DRP) híbrido. Em contraste, o RAMP constrói neurônios e sinapses inteiramente com designs analógicos.

Como o RAMP amostra apenas os pontos de dados mais relevantes, ele pode comprimir dados de vibração em 100x, reduzindo drasticamente a quantidade de dados que devem ser transmitidos para análise. Essa compressão é crítica para redes de sensores sem fio alimentadas por bateria.

Mythic vs. Aspinity
Computação analógica foi a abordagem original para redes neurais. Hoje, empresas como Mythic e Syntiant estão explorando computação analógica in-memory para reduzir potência comparado a motores de inferência digital. Eliminando transações de memória digital, economias significativas de potência e área de die podem ser alcançadas.

A arquitetura da Aspinity armazena tanto código quanto memória de dados intercalados com elementos de computação, usando memória não-volátil para eficiência. Diferente da Mythic, que aceita entrada digital e usa células flash como elementos de condutância analógica, o RAMP processa sinais analógicos brutos através de uma variedade de circuitos analógicos parametrizados — amplificadores, filtros, somadores e subtratores.

Precisão de 6-8 Bits
Circuitos digitais tipicamente fornecem maior precisão, mas para muitas aplicações precisão analógica de 6 a 8 bits é adequada. Essa precisão menor permite um design menor e de menor potência que ainda é eficaz para tarefas como detecção de wake-word.

Em resumo, o RAMP visa um nicho de processamento acústico de ultra-baixa potência para detecção de wake-word e som, permitindo que dispositivos entrem em deep sleep quando ociosos.

Embora o analógico tenha desafios como variabilidade de processo, voltagem e temperatura, eliminar transações de memória digital pode gerar benefícios substanciais de potência e área.

Aplicações
A Aspinity prevê um mercado crescente para dispositivos voice-first — smart speakers, wearables e hearables. Doyle imagina um controle remoto de TV voice-first que roda por um ano com uma única bateria, dando aos fabricantes uma vantagem competitiva.

Os blocos analógicos do RAMP podem ser reprogramados com algoritmos específicos de aplicação, permitindo analisar dados analógicos brutos de vários sensores, incluindo acelerômetros industriais para monitoramento de vibração.

Digitalize Primeiro vs. Analise Primeiro (Fonte: Aspinity)

O RAMP é um circuito de propósito especial. Designers devem ponderar custo versus benefício de adicioná-lo a dispositivos ativados por voz, mas ele pode servir como front-end de um processador de fala em vez de um chip separado.

O CEO Doyle planeja expandir para licenciamento de IP além de venda de chips. A empresa fez parceria com várias empresas de consumo e chipset e está fazendo sampling do chip hoje, com produção em volume prevista para início de 2020.

Empresa
A Aspinity foi fundada para comercializar pesquisa da West Virginia University, detendo direitos exclusivos sobre a tecnologia da universidade. A startup levantou $3,6-3,7 milhões em três rodadas de financiamento, com a Amazon participando em duas rodadas. Sua equipe de dez engenheiros traz extensa expertise analógica.

— Junko Yoshida, Co-Editora-Chefe Global, AspenCore Media, Correspondente Internacional Chefe, EE Times

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EE Times: "Aspinity Puts Neural Networks Back to Analog."