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Intel FPGA: Acelerando el futuro

Las matrices de puertas programables aceleran aplicaciones desde la nube hasta al cómputo perimetral

 

 

 

Por Dan McNamara

Las matrices de puertas programables Intel® (FPGA por sus siglas en inglés) continúan ganando impulso en el mercado. Acopladas con los procesadores Intel®, las FPGA se encuentran en una posición única para acelerar el crecimiento en una gran variedad de casos de uso, de la nube al cómputo perimetral, liberando el poder de los datos para transformar nuestro mundo.

Las FPGA son la navaja suiza de los semiconductores, debido a su flexibilidad. Estos dispositivos pueden programarse en cualquier momento – aún después de que el equipo fue enviado a los clientes. Las FPGA contienen una mezcla de bloques de lógica, memoria y procesamiento de señales digitales, que pueden implementarse en cualquier función deseada, con un rendimiento extremadamente elevado y en tiempo real.  Lo anterior hace que las FPGA sean ideales para muchas aplicaciones críticas de nube y cómputo perimetral.

Se anticipa que el Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en inglés), llegará a 50 mil millones de dispositivos inteligentes en 2020. Son cerca de seis dispositivos inteligentes por cada ser humano de la tierra. Cada persona generará cerca de 1.5 GB de datos al día, mientras que cada máquina conectada inteligente generará 50 GB diarios. Extraer la inteligencia empresarial almacenando, procesando y analizando esta cantidad masiva en tiempo real y con bajo consumo, es un beneficio que las FPGA brindan a la computación en la nube y en el cómputo perimetral.

El reciente anuncio de que las FPGA de Intel le están dando poder a la inteligencia artificial en Microsoft Azure* es un ejemplo perfecto. La base es Project Brainwave*, la arquitectura principal de Microsoft que permite realizar trabajos con inteligencia artificial (AI por sus siglas en inglés) en tiempo real, que se usa en la búsqueda inteligente de Bing*, y ahora se ofrece en Azure y en el cómputo perimetral.

Ya sea en la nube o en el cómputo perimetral, las FPGA de Intel ofrecen una ruta de baja latencia y bajo consumo para utilizar la inteligencia artificial en tiempo real, sin necesidad de agrupar los cálculos en elementos de procesamiento más pequeños. Por ejemplo, la inteligencia artificial alimentada por las FPGA puede alcanzar un rendimiento extremadamente elevado que puede ejecutar ResNet-50, una red neuronal profunda, estándar de la industria, que requiere casi 8 mil millones de cálculos sin agrupamiento.  Lo anterior puede lograrse en las FPGA porque el hardware programable, incluyendo la lógica, el DSP (procesamiento de señales digitales) y la memoria integrada, permite que cualquier función lógica deseada se pueda programar y optimizar con respecto al área, el desempeño o la potencia. Debido a que este entramado se implementa en el hardware, puede personalizarse y llevar a cabo un procesamiento paralelo, lo que hace posible que logre mejoras en órdenes de magnitud en el desempeño, en comparación con las metodologías de diseño tradicionales de software o de GPU.

Las aplicaciones empresariales también están aprovechando esta misma capacidad. Dell EMC* y Fujitsu* están incorporando las tarjetas de aceleración programables (PAC por sus siglas en inglés), Intel Arria® 10 GX en servidores comerciales para centros de datos de empresa. Estas tarjetas del acelerador están diseñadas para trabajar con los procesadores Intel Xeon® en cargas de trabajo, como son las de analítica de datos en tiempo real, inteligencia artificial, transcodificación de videos, financieras, de ciberseguridad y genómica. Son cargas de trabajo de uso intensivo de datos, que enfrentan una explosión de datos y que se benefician del procesamiento en tiempo real y paralelo que ofrecen las FPGA. Intel promovió un ecosistema de socios expansivo, para desarrollar soluciones integrales completas en estas cargas de trabajo, usando Acceleration Stack for Intel Xeon CPU con las FPGA.

Levyx* – una compañía de grandes datos dirigida por ex ejecutivos de la industria de los servicios financieros – utiliza la Intel PAC basada en las FPGA Arria 10, para acelerar el backtesting financiero, un enfoque que se utiliza comúnmente para ayudar a predecir el desempeño de las estrategias de comercio computacional para los instrumentos financieros, incluyendo toda una gama de valores, opciones y derivados.  Se trata de una carga de trabajo de uso intensivo de datos y cómputo, con alto nivel de paralelismo, cuya ejecución con frecuencia puede tomar muchas horas, e incluso días. Levyx pudo obtener un desempeño 850 mayor en el backtesting financiero, utilizando las FPGA. La gráfica adjunta muestra datos en 50 simulaciones de algoritmos en 20 símbolos bursátiles. Los resultados son convincentes.

 

Figura 1. La solución Levyx e Intel acelera el backtesting de las cargas de trabajo

 

En la nube, vemos la adopción de las FPGA a una escala sin precedentes, conforme las empresas abordan grandes volúmenes de datos.  En el cómputo perimetral, hay un cambio de paradigma similar. Según informes de investigación, la mayoría de los datos de esos 50 mil millones de dispositivos conectados inteligentes en 2020, serán generados por máquinas y no por seres humanos. Los datos provendrán de un amplio sector de industrias, incluyendo las de manufactura, robótica, salud y menudeo.

Dahua*, importante proveedor de soluciones a la industria mundial de videovigilancia, y el Consejo Nacional de Investigación (NRC por sus siglas en inglés) de Canadá, están incorporando las FPGA Intel en sus aplicaciones en el cómputo perimetral.

Dahua se asoció con Intel para acelerar su serie de servidores Deep Sense usando FPGA para la inferencia en tiempo real en el cómputo perimetral, para hacer comparaciones faciales en una base de datos de 100,000 imágenes. La Tecnología FPGA, que necesita realizar rápidamente el reconocimiento facial y opera en un entorno limitado por el ancho de banda y el consumo de energía, sirve como plataforma para la inferencia de baja latencia y bajo consumo en el cómputo perimetral.

El NRC de Canadá está ayudando a construir el radiotelescopio Square Kilometre Array (SKA por sus siglas en inglés) de la próxima generación, que se va a lanzar en regiones remotas de Sudáfrica y Australia, en donde las condiciones de visualización son las más idóneas para la investigación astronómica. El radiotelescopio SKA será el más grande del mundo, que es 10,000 veces más rápido, con una resolución de imagen 50 veces mayor al mejor radiotelescopio que tenemos en la actualidad. El aumento en la resolución y velocidad da como resultado una enorme cantidad de datos de imágenes generados por estos telescopios, que procesan el equivalente a los datos de un año en la Internet cada pocos meses.

El diseño del NRC integra las FPGA Intel® Stratix® 10 SX en la central de procesamiento ubicada en el telescopio SKA de Sudáfrica, para llevar a cabo el procesamiento y análisis en tiempo real de datos recopilados en el cómputo perimetral. Los transceptores analógicos de alta velocidad permiten que los datos de señales sean ingeridos en tiempo real en el entramado FPGA central. Posteriormente, la lógica programable puede paralelizarse para ejecutar cualquier algoritmo personalizado, optimizado para obtener bajo consumo, rendimiento o ambos, haciendo que las FPGA sean la opción ideal para el procesamiento de cantidades masivas de datos en tiempo real en el cómputo perimetral.

Intel está al frente de la tecnología, desde la computación en la nube hasta el cómputo perimetral, la Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en inglés) y nuestros mercados integrados tradicionales. Mientras que otros predicen el futuro, nosotros estamos ocupados creándolo, y en el Grupo de Soluciones Programables (PSG por sus siglas en inglés), lo estamos acelerando.

Espero compartir la forma en que las FPGA Intel están impulsando la innovación en las tecnologías 5G inalámbricas, de cable, de chiplets y más— liberando el poder de los datos para transformar nuestro mundo.

 

Daniel (Dan) McNamara es vicepresidente corporativo y gerente general del Grupo de Soluciones Programables (PSG) de Intel Corporation.

Acerca de Intel

Intel (Nasdaq: INTC) es una empresa líder en la industria, creando tecnología que cambia al mundo, habilita el progreso mundial y enriquece vidas. Inspirados en la Ley de Moore, continuamente avanzamos en el diseño y la fabricación de semiconductores para ayudar a enfrentar los desafíos más grandes de nuestros clientes. Al integrar inteligencia en la nube, las redes, el edge y toda clase de dispositivos de cómputo, liberamos el potencial de los datos para transformar y mejorar a las empresas y la sociedad. Si deseas conocer más sobre las innovaciones de Intel, visita newsroom.intel.com e intel.com.

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