Las soluciones ESP32 permiten la IA para IoT: entrevista con el director ejecutivo de Espressif Systems

El propósito del Internet de las Cosas (IoT) es conectar objetos (o cosas) a Internet. Estas “cosas” utilizan una gran cantidad de datos para gestionarse como parte de un gran ecosistema integrado. Los desarrolladores necesitan crear entornos de hardware y software y código de aplicación para los nodos de IoT y las conexiones de depuración. Las herramientas de desarrollo ayudan a los diseñadores y facilitan el proceso.

Espressif Systems (688018.SH) es una empresa multinacional de semiconductores sin fábrica que cotiza en bolsa fundada en 2008 con oficinas en China, República Checa, India, Singapur y Brasil. Crearon las populares series de chips, módulos y placas de desarrollo ESP8266, ESP32, ESP32-S y ESP32-C. Al aprovechar la informática inalámbrica, ofrecemos conjuntos de chips ecológicos, versátiles y rentables.

Espressif lanzó el ESP8266 en 2014 y el ESP32 en 2016. El ESP8266 usó una MCU solo Wi-Fi para facilitar casos de uso de conectividad simple, mientras que el ESP32 abordó casos de uso que requerían conectividad dual (Wi-Fi + Bluetooth/Bluetooth LE). poder de cómputo, o fuertes características de seguridad. Espressif ahora presenta ESP32-C3 y ESP32-S3 para satisfacer las necesidades más populares de los dispositivos conectados. Algunos criterios clave considerados en el diseño del ESP32-C3 son la seguridad, la disponibilidad de Bluetooth Low Energy y la optimización del uso de la memoria para cada aplicación. ESP32-S3 tiene soporte adicional para instrucciones vectoriales en MCU para acelerar la computación de redes neuronales y las cargas de trabajo de procesamiento de señales.

Fue un honor entrevistar al CEO de Sistemas EspressifSwee Ann Teo.

cuéntanos sobre ti y tu carrera

soy ingeniero de software. Siempre he escrito software desde que era un niño. La primera vez que escribí software fue cuando mi hermano y yo escribimos software para llevar la contabilidad del negocio de mi padre. Así que mi mayor logro fue escribir un controlador de teclado que reduce el número de pulsaciones de teclas en el Apple II. Pero durante muchos años, nunca consideré el software como una carrera. Quería ser matemático o físico para hacer un trabajo “real”. Entonces, me tomé en serio los sistemas de comunicación y el electromagnetismo cuando estaba en la universidad.

Pero cuando comencé a trabajar, decidí probar algo nuevo: el circuito, a primera vista, no tenía la elegancia matemática de EM computacional, pero con el tiempo aprecié la belleza de los circuitos y la arquitectura de circuitos. Me parece algo hermoso que todo funcione bien incluso con las limitaciones.

En 2008, inicié Espressif Systems. La idea era que el lenguaje pudiera usarse para automatizar diseños analógicos (de ahí el nombre de la empresa). Eventualmente nos dedicamos a diseñar nuestra propia línea de chips IoT.

La vida cierra el círculo. Después de muchos años, me di cuenta de que todo lo que me gusta hacer es crear algún tipo de software que resuelva problemas. Todavía paso el 15% de mi tiempo escribiendo código para automatizar el trabajo que hago. No siempre recuerdo usar el código más tarde, pero el acto de escribirlo, o simplemente intentar escribirlo, me permite analizar mis pensamientos y convertirlos en estrategias y sistemas viables.

¿Cuál es el enfoque principal del desarrollo en ESP32 en este momento?

Nuestra misión es hacer de ESP32 una plataforma accesible y versátil para aplicaciones IoT. Nuestro enfoque no es solo el hardware. También estamos trabajando en procesadores, compiladores, sistemas operativos, marcos de aplicaciones, middleware en la nube, herramientas para desarrolladores y cualquier otra cosa que se nos ocurra para mejorar la experiencia del desarrollador.

Queremos que nuestra tecnología sea accesible para los programadores que no son necesariamente ingenieros de software integrado. Pasamos mucho tiempo documentando el diseño para que los usuarios puedan entender exactamente cómo funciona desde adentro.

Por cierto, acabamos de lanzar ESP32-C3, que es un chip combinado WiFi4-BLE5. Este es el primer chip completamente basado en RISC V con sólidas funciones de seguridad. Hemos invertido mucho en hacer que el ESP32-C3 sea más seguro que el ESP32 original. Espero con ansias que los investigadores de seguridad lo descifren. Si es así, nos pondremos en contacto con él y lo mejoraremos.

¿Qué opinas de ESP32? ¿Es un reemplazo mejor y más poderoso para el ESP8266, o los dos chips están destinados a aplicaciones diferentes?

El ESP8266 fue nuestro primer diseño para IoT. Nos inspiramos en el concepto de ejercicio e ingeniería económica con una computadora portátil por niño. Así que nos preguntamos cuál es la computadora moderna conectada a Internet más pequeña que podríamos diseñar. También decidimos que tenía que ser barato y fácil de fabricar. Entonces, por primera vez en la industria Wi-Fi, integramos todos los componentes de RF (excepto la antena) en el chip.

ESP32 fue mi segundo intento de lograr esto. Sí, estaba destinado a ser más potente y tener una mejor funcionalidad. ESP8266 tenía muchas limitaciones que quería abordar con ESP32. memoria, recursos informáticos, consumo de energía en suspensión profunda y periféricos. Durante el proceso de diseño, nuestro equipo ideó una arquitectura asimétrica de doble núcleo. Era un diseño no estándar para un MCU pequeño, pero decidí que era un buen diseño y decidí implementarlo.

Como resultado, las aplicaciones ESP32 son un superconjunto de lo que puede hacer el ESP8266.

¿Qué solución ha implementado en términos de seguridad/cifrado en ESP32?¿Por qué elegir RISC-V MCU?

El último ESP32-C3 incluye varias funciones de seguridad, como arranque seguro, cifrado flash, firmas digitales, periféricos HMAC, Trusted Execution Environment (TEE) o controladores mundiales que brindan separación de privilegios.

Elegimos MCU RISC-V por muchas razones, pero lo más importante es que el enfoque de estandarización de código abierto de RISC-V tiene el potencial de ser la plataforma más compatible y segura disponible en el mercado en los próximos años porque es costosa.

¿Te imaginas el estado del hardware de código abierto en 20 años?

El hardware de código abierto será mucho más influyente e importante dentro de 20 años de lo que es hoy, por una variedad de razones. En primer lugar, los avances tecnológicos permitirán la creación rápida de prototipos a una fracción del costo actual. Segundo, los problemas ambientales globales crearán más problemas que requieren pocas o ninguna prioridad comercial masiva. Requiere hardware de código abierto. En tercer lugar, se espera que el rápido desarrollo de hardware y algoritmos de IA, así como la disponibilidad de recursos informáticos, permitan a los aficionados crear prácticamente cualquier cosa, desde un hardware muy simple. Por ejemplo, los fabricantes podrían crear sus propios módems de comunicación, consistentes en radios simples y módems basados ​​en redes neuronales, que son mucho más eficientes energéticamente que los actuales.

Una de las características clave del hardware de código abierto en 2040 es el uso de redes neuronales de baja potencia y baja resolución. La tarea que consume más tiempo para los ingenieros hoy en día es, por supuesto, escribir código. Para 2040, en la mayoría de los casos, reemplazar el software con módulos de IA podría reducir significativamente ese esfuerzo. Anticipamos que la mayoría de los diseños se basarán en redes neuronales. En resumen, el software consume hardware en forma de redes neuronales baratas.

¿Qué opinas de Arduino y Raspberry?

Tanto Arduino como Raspberry son excelentes plataformas. Atraen a diferentes grupos de personas. Arduino es excelente para presentar la informática a las generaciones más jóvenes y, en algunos casos, especialmente para la creación rápida de prototipos. Raspberry es una plataforma informática completa que se puede utilizar para lograr sistemas completos. Usamos mucho Raspberry Pi y nuestros propios productos internamente para tareas relacionadas con el hardware, como la automatización de pruebas y las mediciones.

¿Qué recomendaría a alguien que busca iniciar una startup de ESP32?

Hemos trabajado con muchas startups exitosas. Y noté que tales equipos tienen algunas características comunes. Se trata de resiliencia, una especie de espíritu de poder hacer, una cultura innovadora y la creación de un equipo que sea genuinamente apasionado por la tecnología.

Mi recomendación para 2021 es combinar la computación en la nube elástica con IA e IOT, donde la personalización masiva, la personalización y la IA son ingredientes clave. Para ver un ejemplo de esto, consulte ESP-RainMaker, un marco en la nube que aprovecha EC2 de Amazon para permitir el desarrollo rápido de productos en la línea de productos ESP32.

¿Cuáles son sus planes para la IA?

Planeamos presentar una línea de productos habilitada para IA de bajo costo a principios de 2021. Serie ESP32-S de chips a partir de ESP32-S3. Para los chips de IA, solo construir hardware no es suficiente. Los algoritmos son igualmente importantes, ya que no puede esperar que el Maker promedio recopile suficientes muestras de capacitación para implementar su propia red de IA. Por lo tanto, agregaremos más código de IA a nuestro repositorio de GitHub. Probamos el ESP32-S3 internamente y ofrece un rendimiento de última generación para tareas como la formación de haces, el reconocimiento de palabras de activación y el reconocimiento de comandos fuera de línea.

En un futuro próximo, también mejoraremos las funciones relacionadas con el reconocimiento de imágenes. El ESP32-S3 también se probó en algunas aplicaciones relacionadas con imágenes, pero el ESP32-S4 viene con una versión más poderosa.

Para más información https://www.espressif.com/en/products/socs