Recommended
Recommended
More Related Content
Similar to ACRiポジショントーク_山科.pdf
Similar to ACRiポジショントーク_山科.pdf (20)
More from 直久 住川
More from 直久 住川 (20)
ACRiポジショントーク_山科.pdf
- 1. 第２回ACRi討論会：若手研究者の本音 ～FPGA業界の良いとこ／悪いとこ～ 2022.05.25 © Hitachi, Ltd. 2022. All rights reserved. 第２回ACRi討論会：若手研究者の本音 ～FPGA業界の良いとこ／悪いとこ～ ポジショントーク資料 株式会社 日立製作所 研究開発グループ サステナビリティ研究統括本部 制御・ロボティクスイノベーションセンタ 山科 和史
- 2. 第２回ACRi討論会：若手研究者の本音 ～FPGA業界の良いとこ／悪いとこ～ 2022.05.25 © Hitachi, Ltd. 2022. All rights reserved. 自己紹介 基本情報 • 山科和史：やましなかずし • 株式会社日立製作所 研究開発グループ 制御・ロボティクスイノベーションセンタ ロボティクス研究部 に所属 • 1992年11月生まれ、現在29歳、社会人6年目 • 山形県出身 経歴 • 2017/03 ：宇都宮大学大学院 修士卒(工学) 大川猛先生(現、東海大)の研究室 • 2017/04～：日立製作所 研究開発グループ入社 • 専門分野：組込みシステム、FPGA応用、システム設計 会社内での担当業務 • 社会インフラ製品(製造検査装置，建設機械，医療用装置など)を支える高速制御システムの開発 • 先端ロボティクスを支える技術開発、研究(専用コントローラ等の設計、開発) • FPGAでいえば：RTL※が主。中には高位合成を使っている人もいます。目的による。 1 ※RTL：Register Transfer Level
- 3. 第２回ACRi討論会：若手研究者の本音 ～FPGA業界の良いとこ／悪いとこ～ 2022.05.25 © Hitachi, Ltd. 2022. All rights reserved. FPGAを用いた研究内容と関わり方をふりかえる 2 B3 Xilinx ・学生時代の実験で初めて触る ・Basys2ボードで実習していた •勉強 時期 ベンダ 内容 関わり方 B4 Xilinx ・大学当時、研究室所属 ・画像処理の高速化とROS準拠FPGAコンポーネント •アクセラレータ •設計手法の検討 修士 Xilinx ・FPGA SoCを用いたHW/SW協調 ・ROS準拠FPGAコンポーネントの自動生成ツール •設計手法の検討 •FPGA向けツール開発 入社～現在 Xilinx Intel 製品向け研究 ・産業装置向けシリアル通信の開発とシステム設計 PoC的研究 ・DNNの推論演算アクセラレータとロボット向けコントローラ •非同期回路設計 •IO制御 •アクセラレータ •設計手法の検討 参考：ROS準拠FPGAコンポーネントとは|ROSxFPGA=OpenReroc Project (utsunomiya-u.ac.jp) ：ロボットでも注目される FPGA 入門 (1) | ACRi Blog (titech.ac.jp) Verilog Verilog Verilog Verilog C++ 開発言語
- 4. 第２回ACRi討論会：若手研究者の本音 ～FPGA業界の良いとこ／悪いとこ～ 2022.05.25 © Hitachi, Ltd. 2022. All rights reserved. 物理層 通信制御ロジック IO制御ロジックなど FPGA 研究紹介：FPGAを活用したシリアル通信技術とシステム設計 3 CPU FPGA 通信制御ロジック 物理層 制御ソフト 装置の上位システム 独自開発 ネットワーク通信 シリアル スレーブ モータ、センサ ネットワーク通信をFPGA上に独自開発する意義 １．装置の特殊な要求に応えられる （ジッタ、遅延、サンプリングレート） ２．管理コストの低減 （ライセンス料、ソフトウェアスタック） ３．通信機能の流用性向上 （ICのディスコンに縛られない） 産業装置の制御システム：中央集中型→末端へ分散（デバイスの近傍に設置） ・システムスケーラビリティと制御のリアルタイム性の両立 ・装置のフットプリントに柔軟に対応（ボードの配置自由度。意外と重要） ・パラレル配線の最小化で相対的な信頼性向上 IOデバイス IOデバイス IOデバイス マスタ パラレル 様々な産業装置の 制御システムとして導入 参考：三枝高志, 他, “分散型コントローラ用リアルタイムネットワークの通信制御方法”, 自動制御連合講演会講演論文 集, 2011, 54 巻, 第54回自動制御連合講演会, セッションID 2A302, p. 218, 2012
- 5. 第２回ACRi討論会：若手研究者の本音 ～FPGA業界の良いとこ／悪いとこ～ 2022.05.25 © Hitachi, Ltd. 2022. All rights reserved. 研究紹介：推論演算アクセラレータとロボットへの適用の試み 4 リアルタイムネットワーク 小型I/Oコントローラ Ultra96など センサ センサ モータ モータ センサで検知した情報 高速フィードバック 深層学習 処理 学習済 モデル 入力 データ 出力 データ ネットワーク 制御 FPGA FPGA FPGA FPGA FPGA 30mm 20mm ネットワーク通信でIOデータの収集→マスタで推論 末端側は超小型FPGAボードで、ロボットに搭載しやすく 産業用PC/ マスタコントローラ 中枢系 末梢系 制御 認識 動作計画 アーム ハンド 高精度,高速 安全性担保 独立して 制御 ③機構： センサ・コントローラ組込 ①コントローラ：高速IO 高速演算 グリッパ：把持制御 リスト：位置決め ②制御：深層学習 ロボットハンド コントローラ＋制御＋機構をモジュール化 単体で位置補正,把持動作を高速制御 制御周期の違いや機能を分けて階層化することで システム設計の簡易化、モジュール化をねらう 関連文献 [1] 山科和史, 他: “ロボット向けハード/ソフト協調リアルタイム制御”, 電子情報通信学会2021年総合大会講演論文 集, D-22-3, 2021. [2]山科和史, 他: “ロボットの複雑作業を実現する推論演算アクセラレータ”, 電子情報通信学会2020年総合大会講演 論文集, D-18-2, 2020. [3]https://www.hitachi.co.jp/rd/news/topics/2020/0318.html FPGA SoC
- 6. 第２回ACRi討論会：若手研究者の本音 ～FPGA業界の良いとこ／悪いとこ～ 2022.05.25 © Hitachi, Ltd. 2022. All rights reserved. FPGAに関する気持ち 基本的なスタンス •RTL楽しい ：サイバーフィジカルな部分、動いた時の感動 •高位合成も楽しい ：SoCの中で何でもやれる感、ソフトウェアコーディングだけで最適化もまた一興 •ただし、FPGAだけでは飯は食えない（FPGAに実装するアプリ自身や関連知識を学ばないといけない） 改善できるといいなと思っていること •開発TATの短縮 ：永遠の課題 •自動テスト ：テストベンチの組み方、シミュレーションの仕方の模索 •インプリした後の検証方法 ：ILAとかSignaltapとか •学生さんへの教育 ：業界の行く末、技術の盛り上がりにつながるため大変重要 皆様はどうされてますか？ •プロジェクトとコードのバージョン管理の仕方 •テストのやり方 5