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이세현
IoT Specialist 솔루션즈 아키텍트
AWS
정기연
책임연구원
LG전자
AWS IoT/Edge 서비스 접목을 통한
전자/통신 산업 내 가치 창출 기회
Agenda
• IoT 기술 Trend
• FreeRTOS - edge에서 디바이스를 구축하고 Cloud에 연결
• AWS IoT Greengrass - Cloud의 서비스와 기능을 edge까지 확장
• LG 전자 AIoT board - On-Device 에서의 강력한 Inference
• LG AIoT board 활용 사례
• LG AIoT board와 AWS IoT Greengrass 통합 활용 사례
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IoT 기술 Trend
Edge data
Gateway
Devices
Devices
Gateway
Edge 에서 cloud로의 데이터 흐름
Gateway
Devices
Devices
Gateway
Edge에서의 IoT 기술
어떻게 IoT 데이터에서 가치를 어떻게 추출합니까?
대규모의 장치를 제어, 관리 및 보호하려면
어떻게 해야합니까?
장치를 연결하고 edge에서 작동하려면
어떻게 해야합니까?
Analytics
Services
Connectivity
& Control
Services
Device
Software
Analytics
Services
Connectivity
& Control
Services
Device
Software
IoT 선순환
Analytics
Services
Connectivity
& Control
Services
Device
Software
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장치를 연결하고 edge에서 작동하려면 어떻게 해야합니까?
Intelligence
and outcomes
Analytics
Services
Connectivity
& Control
Services
Device
Software
AWS IoT Device Tester
AWS IoT Greengrass
AWS IoT Device SDK
AWS IoT Things Graph
AWS IoT SiteWise
AWS IoT Analytics
AWS IoT Events
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AWS IoT와 함께 작동하는
edge에서 디바이스를
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수십억 개의 IoT 장치에 전력을 공급하는
마이크로 컨트롤러와 마이크로 프로세서
Microcontrollers Microprocessors
AWS IoT와 함께 작동하는 디바이스를 쉽게 구축
AWS IoT
Greengrass
or
C-SDK
Microcontrollers Microprocessors
AWS와 함께 작동하는
마이크로 컨트롤러 기반
디바이스를 구축하려면
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FreeRTOS
15 년 이상, 신뢰할 수 있고 널리 배포됨
RISC-V 및 Arm v8-M을 포함한 40개
이상의 지원 아키텍처
광범위한 생태계 지원
무료 및 오픈 소스
MIT 오픈 소스 라이선스
스트림 및 메시지 버퍼를 사용하여
향상된 프로세스 간 통신 (IPC) 기능 지원
Local Connectivity
Libraries
Cloud Connectivity
Libraries
Security Connectivity
Libraries
OTA &
Code Signing
FreeRTOS는 IoT endpoint를 지원합니다.
클라우드 연결없이 AWS IoT
Greengrass 디바이스와 통신
마이크로 컨트롤러 기반
장치에서 데이터를 쉽게
수집하고 조치를 취합니다
안전한 장치 데이터 및 연결 현장의 디바이스에 보안
업데이트, 버그 수정 및 펌웨어
업데이트 배포
FreeRTOS 커널 확장
MCU가 "지능형” 워크로드를 처리할 수 있습니까?
• MCU가 GHz 속도에 도달함
• NXP 는 Arm Techcon 2019에서 i.MXRT1170 를 발표
• 최대 1GHz의 clock 속도
• 머신 러닝 프레임 워크는 MCU 클래스 장치를 대상으로 합니다
• Keyword spotting/wake word detection
• TinyML
• Tensorflow Lite
➔ MCU는 점점 더 복잡 해지는 워크로드를 처리 할 수 있습니다
FreeRTOS에서 secure
elements 사용
Secure Element를 사용하면 암호화
키의 변조 방지가 가능합니다.
개방형 표준 PKCS#11 인터페이스를
사용하여 호환성 극대화
고객의 물리적 위치에서 떨어진
위치에 디바이스를 설치할 수
있습니다.
마이크로 컨트롤러에서 암호화
기능을 오프로드하여 메모리 공간을
확보하고 전력 소비를 줄입니다.
MCU Hardware
Secure Element를 사용하지 않을 경우
Partner Supplied Libraries and Drivers (IDF)
Amazon FreeRTOS internal
libraries
Transport Layer Security (TLS) library
FreeRTOS
kernel
User (Application) Code
암호화를 위하여 secure element 사용
Partner Supplied Libraries
and Drivers (IDF)
Amazon
FreeRTOS
internal
libraries
Transport Layer
Security (TLS) library
FreeRTOS
kernel
User (Application) Code
Partner Supplied
PKCS #11 Module
Amazon FreeRTOS
PKCS #11 API
Secure Element
Hardware
Cryptographic
functions
MCU Hardware
Secure Element Hardware
Secure Storage
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장치를 연결하고 edge에서 작동하려면 어떻게 해야합니까?
Intelligence
and outcomes
Analytics
Services
Connectivity
& Control
Services
Device
Software
AWS IoT Device Tester
AWS IoT Greengrass
Amazon FreeRTOS
AWS IoT Device SDK
AWS IoT Things Graph
AWS IoT SiteWise
AWS IoT Analytics
AWS IoT Events
AWS IoT Device Management
AWS IoT Device Defender
AWS IoT Core
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AWS 클라우드 기능을
edge로 확장하려면
어떻게 해야 합니까?
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Data and
state sync Security
Over the
air updatesConnectors
장치를
오프라인으로
작동 & 다시
연결할 때
데이터 동기화
Local
actions
AWS
Lambda로
device
프로그래밍
간소화
상호 인증 &
cloud와 장치 간
인증
AWS IoT
Greengrass
Core를 쉽게
업데이트
Machine
learning
inference
로컬에서
ML 추론
Local
resource
access
AWS Lambda
함수는 주어진
장치의 로컬
리소스에 액세스
할 수 있고 &
사용 가능
외부 서비스에
연결하여 edge
장치를 확장
Local
messages
and triggers
cloud 연결없이
장치 통신 가능
AWS Secrets
Manager
edge devices
에 보안 자격
증명 배포
AWS IoT Greengrass는 AWS IoT를 edge로 확장
Cloud 연결없이 로컬 네트워크의 디바이스 간에 메시징을 활성화
AWS IoT MQTT 게시 / 구독 메시징
패러다임을 로컬에서 edge로 확장
Cloud에서 작성되고 AWS IoT
Greengrass core에 로컬로 배포된 AWS
Lambda 함수가 이벤트를 트리거하고
응답하도록 허용
AWS IoT Greengrass core 및 AWS IoT
device SDK를 사용하는 기타
디바이스에서 오프라인 명령 및 제어
작업을 활성화
로컬 메시지 및 트리거
Lambda 함수가 디바이스의 로컬
리소스에 액세스하도록 허용
GPIO에 액세스하여 센서 및
액추에이터 데이터를 처리
Lambda 함수는 운영 체제의 로컬
파일 시스템을 활용할 수 있음
Lambda 함수는 기계 학습을 위한
하드웨어 가속을 위해 GPU를 사용할
수 있음
Local resource 접근
GPU
AWS Lambda는 지정된 디바이스의 로컬 리소스에 액세스하고 사용할 수 있음
Amazon SageMaker 또는 EC2를
사용하는 다른 서비스를 사용하여
클라우드에서 모델 학습
ML 추론은 Apache MXNet 및
TensorFlow와 함께 동작
훈련된 모델을 device로 전송하고
데이터를 클라우드로 다시 전송하여
모델 정확도를 향상
Amazon SageMaker와의 통합은
model runtime footprint 를100 배
줄이고 추론 성능을 2 배 향상
Machine Learning 추론
데이터 전송 비용이나 지연 시간 증가없이 로컬에서 ML 추론 수행
AWS IoT
Core
데이터 전송 및 라우팅
Amazon
SageMaker
AWS IoT
Analytics
데이터 집계
Enrichment
Cleansing
시계열 데이터 처리
Model Config
Model 생성
최적화
재교육
로컬 리소스를 통한 데이터 수집 및 로컬 작업
ML Model 추론
AWS IoT
Greengrass
Local
Resources
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Machine
Learning
Inference
로컬에서 ML
inference
수행
Local
Resource
Access
AWS Lambda
함수는 지정된
디바이스의
로컬 리소스에
액세스하고
사용할 수
있습니다
Greengrass를 활용한 학습과 추론
Cloud에서 Training하고 edge에서 inference (그리고 반복)
AWS IoT Greengrass Core Software
AWS IoT Greengrass는 하드웨어가
아닌 소프트웨어입니다
함께 작동하는 구성 요소:
• AWS IoT Greengrass core
• IoT Greengrass Core SDK
• IoT Device SDK
AWS IoT Greengrass Core (GGC)
Lambda 실행, 메시징, 디바이스
섀도우, 보안을 담당하고 cloud와
직접 상호 작용하는 런타임
AWS IoT Greengrass 그룹의 구성 요소
edge 디바이스에
컨테이너를 원활하게
배포하려면 어떻게 해야
합니까?
AWS IoT Greengrass에서 컨테이너 지원 시작
Greengrass 컨테이너를 사용하여 legacy 앱을 edge로 이전
Container
Image
AWS IoT Greengrass
여러 소스에서 이미지 가져 오기
Private Docker
repository
Docker Hub
Amazon Elastic
Container
Registry
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AWS IoT Greengrass
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지속적으로 cloud에서
ML training을 진행하고
edge에서 inference를
수행하려면 어떻게 해야
합니까?
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Amazon SageMaker Ground Truth로 training set 생성
SageMaker Ground Truth로 label 작업된 training set 생성
Amazon SageMaker를 사용하여 모델 훈련
Amazon SageMaker Neo로 모델 최적화
• framework 크기를 10분의 1로 감소
• 모델과 프레임 워크가 단일 실행
파일로 컴파일됩니다
• Intel, Nvidia, ARM, Cadence,
Qualcomm 및 Xilinx 프로세서
아키텍처에 맞게 모델을 자동으로
최적화
• Open source:
https://github.com/neo-ai/
AWS IoT Greengrass를 사용하여 edge에서 추론 실행
Amazon SageMaker
AWS IoT Greengrass
Inference
Lambda Training mediaLabeled
training media
Image
classification
model
Neo-
optimized
model
Video
Stream
NVIDIA
JETSON
NANO
GPU
Model download
AWS CloudSmart IoT Device
Neo
AWS IoT와 호환되는
올바른 디바이스를 어떻게
찾습니까?
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AWS Partner Device Catalog
340+
Qualified IoT
devices in the Partner
Device Catalog.
https://devices.amazonaws.com/
기본적으로 AWS와 함께 사용할 수 있는 검증된 파트너 하드웨어 및 디바이스를 검색하십시오.
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IoT 기술 Trend
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On-Device Inference : Privacy, Latency, BW
Connectivity
Processing
Learning
Connectivity
Processing Learning
AIoT Solution for On-Device Application
Vision
Intelligence
Voice
Intelligence
Sensing
Intelligence
Understanding,
Thinking & Evolving
AI + IoT
다양한 뉴럴 네트워크를 획기적인 성능으로 처리하는 인공지능 전용 프로세서
- Convolution accelerator (CONV)
- Activation operator (RELU)
- Channel size converter (POOL)
- Normalization accelerator (NORM)
▪ 딥러닝 전용 명령어 구현
▪ Flexible Architecture
- 단일 코어 당 독립적으로 뉴럴
네트워크 처리 가능
- 어플리케이션 복잡도에 따라
코어수 변경 가능
LG 뉴럴엔진
TILE ....
....
TILE
TILE
....
....
▪ Scalability▪ Convolution 병렬 처리 가속
- 딥러닝 전용 Instruction 기반으로
Programmable
- 네트워크 업데이트 가능
Type Name Input Resolution FPS
BW
(MB/frame)
Power
(mW,
avg power/frame)
Classification
googLeNet 224x224x3 64.62 62.52 910.06
MobileNet 224x224x3 116.69 46.41 849.53
ResNet-50 224x224x3 20.43 250.67 894.61
VGG16 224x224x3 7.33 593.00 982.74
Object Detection Tiny Yolo 448x448x3 41.77 128.01 849.44
LG 뉴럴엔진
보드에서 FIX 16bit 모드로 실제 측정한 수치
주변 상황을 이해하려면
똑똑한 두뇌와 함께 어떤 역할들이 필요할까?
Senses
Smell
Touch Sight Taste
Hearing
Vision Intelligence
- 광각 렌즈 왜곡 보정 (Image Warp)
- 색상 정보와 Edge 정보를 보존하며
노이즈 제거 (Bayer & Y/CNR)
OFF ON
OFF ON
카메라 입력의 한계를 실시간으로 보완하여, 인식/판단 성능을 개선
- 주변 빛 환경에 적응적으로 선명한 영상 획득
: 저조도 환경
: HDR 적용으로 빛 번짐 없는 영상
OFF ON
OFF ON
Vision Intelligence
- 모션 Blur 없는 실시간 영상 처리
움직임 정보를 함께 활용하여 상황을 인식
Apple
사과
보관
OFF ON
30ms 이하 고속 움직임 실시간 인식
- 실시간으로 고밀도, 고정밀 움직임 판단
IN OUT
다중채널 Mic, 음성 전용 DSP 활용한 마이크 입력 전처리 및 Machine Learning 기반 잡음 제거로 인식률
향상
8 / 10
Voice Intelligence
ADC 전용 DSP
4 Mic
Voice
Activity
Detection
LG 뉴럴엔진 CPU
- 모터 소음 제거
- 적응형 음원 분리
- 빔 포밍
- Barge-in
▪ 마이크 입력 전처리
음성 전처리 / 기동어 인식 잡음 필터 자연어 인식
- 기기별 소음 특성 학습
기반
- 서버급 성능의 EC/NR
▪ ML 잡음 처리
- 단일/복합 발화
- 직접/간접 화법
- 대화형 인터페이스
▪ 클라우드 기반 인식
- 저전력 기동어 인식
▪ On-Device 인식
Barge-In 기능으로 인식률 개선, 파워 분리를 통해 최소 전력으로 음성 대기모드 운영이 가능
Voice Intelligence
Barge-In
Hi LG Voice
Voice
Reference
VAD
Music ♬
Buffer
Buffer
Hi LG
Music ♬
Speaker
Echo Path
+
음성 전처리
-
+ 기동어
인식기
Hi LGMusic ♬
다양한 종류의 아날로그 신호, 센서 입력 등으로부터 얻은 데이터를 활용한 딥러닝 연산
영상/음성/센서 데이터 퓨젼하여
Multi-modal 인식 가능
Sensor IF
I2S
PDM
Parallel
Camera
I/F
MIPI CSI-2
4-lane
Peripherals
UART
I2C
SPI
PWM
SDIO
USB2.0
GPIO
Sensing Intelligence
가속도 센서가스+압력센서가스 센서
모션 센서 가스 센서 모션 센서
각도 센서 습도 센서 모션 센서
LG 뉴럴엔진
Technical Specifications
Neural Engine Inferencing Engine, Training Engine
CPU ARM Quad-core Cortex-A53
Vision
Vision DSP
Vision Engine (Feature Extraction, Dense Optical Flow, Warp/Scaler)
Audio
Audio DSP + VFPU
PDM / ADC / PCM Class D Amplifier
Memory 1GB 32-bit DDR3
Storage 8GB eMMC
Video Encode 1080p @ 30 (H.264)
Connectivity
WIFI 802.11 b/g/n Dual Band (2.4GHz/5GHz)
USB2.0 (Hos/Device), SPI, UART, I2C, PWM
Camera MIPI CSI-2
LG AIoT Developer Kit
Application
LG AIoT Developer Kit
Core
Component
Services
Manager
Computing
Platform
Kernel / Driver
videoService
Camera Service
Streaming Service
ConnectService
Gateway controller
IoT Protocols
voiceService
Voice Trigger
Voice Recognition
tvService
Web Service
Connectivity
LG Home gateway
OCF, WiFi,
BLE, …
videoEncode SecurityCamera Vision Inference Audio WiFi
Vision Intelligence
얼굴인식 제스쳐인식
사물인식 …
Voice Intelligence
기동어
인식
음성인식
알고리즘
Firmware
Framework
스마트 홈
ThinQ.AI
스마트 빌딩 스마트 팩토리 스마트 카 스마트 시티
AWS Greengrass
© 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
LGE Internal Use Only
Real-Time Preprocessing
for Vision Intelligence:
ISP and Vision Engine
On-Device Inference
and Training Engine
On-Device AI SoC
LG’s AI SoC provides the cost effective
on-device machine learning (ML) solution of
vision, voice/audio and control intelligence.
Intelligent Detection
of Physical/Chemical
Environment
Meta Data for Privacy
Low Light Enhancement On-Device Vision Engine
Driver Status Monitoring
Innovative Voice and
Audio Recognition:
Dedicated Audio DSP
Automotive Application
Gesture Recognition
Extreme Low Light
(1/4’’ sensor camera, 10 lux)
Enhanced by On-device ISP
only for internal processing only images can be captured by hacking
`20년 CES
LG ThinQ Home @ IFA 2020
Zero Energy, Zero Effort, Zero Stress
환기 시스템
시스템 보일러
냉난방 시스템
Grid
가정용 ESS
(PCS 포함)
태양광
(PV, BIPV)
EV 충전기
세탁기 건조기
냉장고
공청기
CCTV, 현관벨/도어락, 스마트월
조명/모션센서
조명스위치
스마트 매립
매립콘센트
전력센서 (태양광 AC, AC 고전력
측정)
TV 및 모니터
LG ThinQ
Home Cloud
LG ThinQ Home @ IFA 2020
Zero Energy, Zero Effort, Zero Stress
데이터 기반 인공지능,
음성비서, 에너지관리,
스마트 홈 서비스
• 스마트 가전 제품군
• HVAC 제품군
스마트 홈 기타 제품군
• 친환경 에너지 제품군
AC/DC
스마트
분전반
복합센서
(온습도, CO2, 미세먼지 등)
카메라 및
음성 처리 센서
스마트미러
(LG ThinQ 홈 컨시어지)
ThinQ Home 게이트웨이룸
에어컨
전동 커튼, 신발 살균기, IoT 센서들, 기타
청소기
환기 시스템
시스템 보일러
냉난방 시스템
Grid
가정용 ESS
(PCS 포함)
태양광
(PV, BIPV)
EV 충전기
세탁기 건조기
냉장고
공청기
CCTV, 현관벨/도어락, 스마트월
조명/모션센서
조명스위치
스마트 매립
매립콘센트
전력센서 (태양광 AC, AC 고전력
측정)
TV 및 모니터
LG ThinQ
Home Cloud
LG ThinQ Home @ IFA 2020
Zero Energy, Zero Effort, Zero Stress
• 스마트 가전 제품군
• HVAC 제품군
스마트 홈 기타 제품군
• 친환경 에너지 제품군
AC/DC
스마트
분전반
복합센서
(온습도, CO2, 미세먼지 등)
카메라 및
음성 처리 센서
스마트미러
(LG ThinQ 홈 컨시어지)
ThinQ Home 게이트웨이룸
에어컨
전동 커튼, 신발 살균기, IoT 센서들, 기타
청소기
AI 시스템
. 거주자 생활 패턴 기반 홈 관리 기능
. 재실자 위치 기반 편의 기능, 보안 기능
. 개인화 서비스 기능
음성 명령
. Task 기준 음성 명령, 시설 기기 제어
. 가족 호출 기능에 활용
기기간 연결
. LG ThinQ 홈 클라우드, LG ThinQ 홈 게이트웨이
. 타운/커뮤니티 관리실 연동
사용자 디스플레이
. 통합적 정보 표출 및 관리 접점 역할의 LG 홈 컨시어지 및 모바일 앱
. 편의/미디어 정보(날씨, 뉴스, 지도 등), 에너지(발전 및 소비 현황, 시설 상태)
. 홈 시설 및 가전 (상태 및 제어), 보안 관리, 개인 관리 기능 등
프라이버시 보호
. LG ThinQ 홈 클라우드 보안
. 정책적 사용자 데이터 보호/암호화
© 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
AWS IoT & AI on Edge Workshop
LG AIoT board를 활용한 AWS IoT와 AIML 서비스 실습 제공
AWS Smart Factory Demo
LG AIoT board를 활용한 스마트 팩토리 데모 AWS Cloud Week, SMART MANUFACTURING 세션
<스마트 팩토리: AWS 사물인터넷과 인공지능을 활용한 스마트 팩토리 구축>
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AWS IoT/Edge 서비스 접목을 통한 전자/통신 산업 내 가치 창출 기회 – 이세현 AWS IoT Specialist 솔루션즈 아키텍트, 정기연 LG전자 책임연구원:: AWS Cloud Week - Industry Edition

  • 1. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 이세현 IoT Specialist 솔루션즈 아키텍트 AWS 정기연 책임연구원 LG전자 AWS IoT/Edge 서비스 접목을 통한 전자/통신 산업 내 가치 창출 기회
  • 2. Agenda • IoT 기술 Trend • FreeRTOS - edge에서 디바이스를 구축하고 Cloud에 연결 • AWS IoT Greengrass - Cloud의 서비스와 기능을 edge까지 확장 • LG 전자 AIoT board - On-Device 에서의 강력한 Inference • LG AIoT board 활용 사례 • LG AIoT board와 AWS IoT Greengrass 통합 활용 사례
  • 3. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
  • 6. Edge 에서 cloud로의 데이터 흐름 Gateway Devices Devices Gateway
  • 8. 어떻게 IoT 데이터에서 가치를 어떻게 추출합니까? 대규모의 장치를 제어, 관리 및 보호하려면 어떻게 해야합니까? 장치를 연결하고 edge에서 작동하려면 어떻게 해야합니까? Analytics Services Connectivity & Control Services Device Software
  • 11. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
  • 12. 장치를 연결하고 edge에서 작동하려면 어떻게 해야합니까? Intelligence and outcomes Analytics Services Connectivity & Control Services Device Software AWS IoT Device Tester AWS IoT Greengrass AWS IoT Device SDK AWS IoT Things Graph AWS IoT SiteWise AWS IoT Analytics AWS IoT Events AWS IoT Device Management AWS IoT Device Defender AWS IoT Core
  • 13. AWS IoT와 함께 작동하는 edge에서 디바이스를 구축하려면 어떻게 해야 합니까? 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1
  • 14. 수십억 개의 IoT 장치에 전력을 공급하는 마이크로 컨트롤러와 마이크로 프로세서 Microcontrollers Microprocessors
  • 15. AWS IoT와 함께 작동하는 디바이스를 쉽게 구축 AWS IoT Greengrass or C-SDK Microcontrollers Microprocessors
  • 16. AWS와 함께 작동하는 마이크로 컨트롤러 기반 디바이스를 구축하려면 어떻게 해야 합니까? 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1
  • 17. FreeRTOS 15 년 이상, 신뢰할 수 있고 널리 배포됨 RISC-V 및 Arm v8-M을 포함한 40개 이상의 지원 아키텍처 광범위한 생태계 지원 무료 및 오픈 소스 MIT 오픈 소스 라이선스 스트림 및 메시지 버퍼를 사용하여 향상된 프로세스 간 통신 (IPC) 기능 지원
  • 18. Local Connectivity Libraries Cloud Connectivity Libraries Security Connectivity Libraries OTA & Code Signing FreeRTOS는 IoT endpoint를 지원합니다. 클라우드 연결없이 AWS IoT Greengrass 디바이스와 통신 마이크로 컨트롤러 기반 장치에서 데이터를 쉽게 수집하고 조치를 취합니다 안전한 장치 데이터 및 연결 현장의 디바이스에 보안 업데이트, 버그 수정 및 펌웨어 업데이트 배포 FreeRTOS 커널 확장
  • 19. MCU가 "지능형” 워크로드를 처리할 수 있습니까? • MCU가 GHz 속도에 도달함 • NXP 는 Arm Techcon 2019에서 i.MXRT1170 를 발표 • 최대 1GHz의 clock 속도 • 머신 러닝 프레임 워크는 MCU 클래스 장치를 대상으로 합니다 • Keyword spotting/wake word detection • TinyML • Tensorflow Lite ➔ MCU는 점점 더 복잡 해지는 워크로드를 처리 할 수 있습니다
  • 20. FreeRTOS에서 secure elements 사용 Secure Element를 사용하면 암호화 키의 변조 방지가 가능합니다. 개방형 표준 PKCS#11 인터페이스를 사용하여 호환성 극대화 고객의 물리적 위치에서 떨어진 위치에 디바이스를 설치할 수 있습니다. 마이크로 컨트롤러에서 암호화 기능을 오프로드하여 메모리 공간을 확보하고 전력 소비를 줄입니다.
  • 21. MCU Hardware Secure Element를 사용하지 않을 경우 Partner Supplied Libraries and Drivers (IDF) Amazon FreeRTOS internal libraries Transport Layer Security (TLS) library FreeRTOS kernel User (Application) Code
  • 22. 암호화를 위하여 secure element 사용 Partner Supplied Libraries and Drivers (IDF) Amazon FreeRTOS internal libraries Transport Layer Security (TLS) library FreeRTOS kernel User (Application) Code Partner Supplied PKCS #11 Module Amazon FreeRTOS PKCS #11 API Secure Element Hardware Cryptographic functions MCU Hardware Secure Element Hardware Secure Storage
  • 23. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
  • 24. 장치를 연결하고 edge에서 작동하려면 어떻게 해야합니까? Intelligence and outcomes Analytics Services Connectivity & Control Services Device Software AWS IoT Device Tester AWS IoT Greengrass Amazon FreeRTOS AWS IoT Device SDK AWS IoT Things Graph AWS IoT SiteWise AWS IoT Analytics AWS IoT Events AWS IoT Device Management AWS IoT Device Defender AWS IoT Core
  • 25. 1 0 1 0 AWS 클라우드 기능을 edge로 확장하려면 어떻게 해야 합니까? 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0
  • 26. Data and state sync Security Over the air updatesConnectors 장치를 오프라인으로 작동 & 다시 연결할 때 데이터 동기화 Local actions AWS Lambda로 device 프로그래밍 간소화 상호 인증 & cloud와 장치 간 인증 AWS IoT Greengrass Core를 쉽게 업데이트 Machine learning inference 로컬에서 ML 추론 Local resource access AWS Lambda 함수는 주어진 장치의 로컬 리소스에 액세스 할 수 있고 & 사용 가능 외부 서비스에 연결하여 edge 장치를 확장 Local messages and triggers cloud 연결없이 장치 통신 가능 AWS Secrets Manager edge devices 에 보안 자격 증명 배포 AWS IoT Greengrass는 AWS IoT를 edge로 확장
  • 27. Cloud 연결없이 로컬 네트워크의 디바이스 간에 메시징을 활성화 AWS IoT MQTT 게시 / 구독 메시징 패러다임을 로컬에서 edge로 확장 Cloud에서 작성되고 AWS IoT Greengrass core에 로컬로 배포된 AWS Lambda 함수가 이벤트를 트리거하고 응답하도록 허용 AWS IoT Greengrass core 및 AWS IoT device SDK를 사용하는 기타 디바이스에서 오프라인 명령 및 제어 작업을 활성화 로컬 메시지 및 트리거
  • 28. Lambda 함수가 디바이스의 로컬 리소스에 액세스하도록 허용 GPIO에 액세스하여 센서 및 액추에이터 데이터를 처리 Lambda 함수는 운영 체제의 로컬 파일 시스템을 활용할 수 있음 Lambda 함수는 기계 학습을 위한 하드웨어 가속을 위해 GPU를 사용할 수 있음 Local resource 접근 GPU AWS Lambda는 지정된 디바이스의 로컬 리소스에 액세스하고 사용할 수 있음
  • 29. Amazon SageMaker 또는 EC2를 사용하는 다른 서비스를 사용하여 클라우드에서 모델 학습 ML 추론은 Apache MXNet 및 TensorFlow와 함께 동작 훈련된 모델을 device로 전송하고 데이터를 클라우드로 다시 전송하여 모델 정확도를 향상 Amazon SageMaker와의 통합은 model runtime footprint 를100 배 줄이고 추론 성능을 2 배 향상 Machine Learning 추론 데이터 전송 비용이나 지연 시간 증가없이 로컬에서 ML 추론 수행
  • 30. AWS IoT Core 데이터 전송 및 라우팅 Amazon SageMaker AWS IoT Analytics 데이터 집계 Enrichment Cleansing 시계열 데이터 처리 Model Config Model 생성 최적화 재교육 로컬 리소스를 통한 데이터 수집 및 로컬 작업 ML Model 추론 AWS IoT Greengrass Local Resources 1 2 34 Machine Learning Inference 로컬에서 ML inference 수행 Local Resource Access AWS Lambda 함수는 지정된 디바이스의 로컬 리소스에 액세스하고 사용할 수 있습니다 Greengrass를 활용한 학습과 추론 Cloud에서 Training하고 edge에서 inference (그리고 반복)
  • 31. AWS IoT Greengrass Core Software AWS IoT Greengrass는 하드웨어가 아닌 소프트웨어입니다 함께 작동하는 구성 요소: • AWS IoT Greengrass core • IoT Greengrass Core SDK • IoT Device SDK
  • 32. AWS IoT Greengrass Core (GGC) Lambda 실행, 메시징, 디바이스 섀도우, 보안을 담당하고 cloud와 직접 상호 작용하는 런타임
  • 33. AWS IoT Greengrass 그룹의 구성 요소
  • 35. AWS IoT Greengrass에서 컨테이너 지원 시작
  • 36. Greengrass 컨테이너를 사용하여 legacy 앱을 edge로 이전 Container Image AWS IoT Greengrass
  • 37. 여러 소스에서 이미지 가져 오기 Private Docker repository Docker Hub Amazon Elastic Container Registry Image 2 Image 3 Image 1 Image 1 AWS IoT Greengrass Image 2 Image 3
  • 38. 1 0 1 0 지속적으로 cloud에서 ML training을 진행하고 edge에서 inference를 수행하려면 어떻게 해야 합니까? 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0
  • 39. Amazon SageMaker Ground Truth로 training set 생성
  • 40. SageMaker Ground Truth로 label 작업된 training set 생성
  • 42. Amazon SageMaker Neo로 모델 최적화 • framework 크기를 10분의 1로 감소 • 모델과 프레임 워크가 단일 실행 파일로 컴파일됩니다 • Intel, Nvidia, ARM, Cadence, Qualcomm 및 Xilinx 프로세서 아키텍처에 맞게 모델을 자동으로 최적화 • Open source: https://github.com/neo-ai/
  • 43. AWS IoT Greengrass를 사용하여 edge에서 추론 실행 Amazon SageMaker AWS IoT Greengrass Inference Lambda Training mediaLabeled training media Image classification model Neo- optimized model Video Stream NVIDIA JETSON NANO GPU Model download AWS CloudSmart IoT Device Neo
  • 44. AWS IoT와 호환되는 올바른 디바이스를 어떻게 찾습니까? 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0
  • 45. AWS Partner Device Catalog 340+ Qualified IoT devices in the Partner Device Catalog. https://devices.amazonaws.com/ 기본적으로 AWS와 함께 사용할 수 있는 검증된 파트너 하드웨어 및 디바이스를 검색하십시오.
  • 46. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
  • 49. AIoT Solution for On-Device Application Vision Intelligence Voice Intelligence Sensing Intelligence Understanding, Thinking & Evolving AI + IoT
  • 50. 다양한 뉴럴 네트워크를 획기적인 성능으로 처리하는 인공지능 전용 프로세서 - Convolution accelerator (CONV) - Activation operator (RELU) - Channel size converter (POOL) - Normalization accelerator (NORM) ▪ 딥러닝 전용 명령어 구현 ▪ Flexible Architecture - 단일 코어 당 독립적으로 뉴럴 네트워크 처리 가능 - 어플리케이션 복잡도에 따라 코어수 변경 가능 LG 뉴럴엔진 TILE .... .... TILE TILE .... .... ▪ Scalability▪ Convolution 병렬 처리 가속 - 딥러닝 전용 Instruction 기반으로 Programmable - 네트워크 업데이트 가능
  • 51. Type Name Input Resolution FPS BW (MB/frame) Power (mW, avg power/frame) Classification googLeNet 224x224x3 64.62 62.52 910.06 MobileNet 224x224x3 116.69 46.41 849.53 ResNet-50 224x224x3 20.43 250.67 894.61 VGG16 224x224x3 7.33 593.00 982.74 Object Detection Tiny Yolo 448x448x3 41.77 128.01 849.44 LG 뉴럴엔진 보드에서 FIX 16bit 모드로 실제 측정한 수치
  • 52. 주변 상황을 이해하려면 똑똑한 두뇌와 함께 어떤 역할들이 필요할까? Senses Smell Touch Sight Taste Hearing
  • 53. Vision Intelligence - 광각 렌즈 왜곡 보정 (Image Warp) - 색상 정보와 Edge 정보를 보존하며 노이즈 제거 (Bayer & Y/CNR) OFF ON OFF ON 카메라 입력의 한계를 실시간으로 보완하여, 인식/판단 성능을 개선 - 주변 빛 환경에 적응적으로 선명한 영상 획득 : 저조도 환경 : HDR 적용으로 빛 번짐 없는 영상 OFF ON OFF ON
  • 54. Vision Intelligence - 모션 Blur 없는 실시간 영상 처리 움직임 정보를 함께 활용하여 상황을 인식 Apple 사과 보관 OFF ON 30ms 이하 고속 움직임 실시간 인식 - 실시간으로 고밀도, 고정밀 움직임 판단 IN OUT
  • 55. 다중채널 Mic, 음성 전용 DSP 활용한 마이크 입력 전처리 및 Machine Learning 기반 잡음 제거로 인식률 향상 8 / 10 Voice Intelligence ADC 전용 DSP 4 Mic Voice Activity Detection LG 뉴럴엔진 CPU - 모터 소음 제거 - 적응형 음원 분리 - 빔 포밍 - Barge-in ▪ 마이크 입력 전처리 음성 전처리 / 기동어 인식 잡음 필터 자연어 인식 - 기기별 소음 특성 학습 기반 - 서버급 성능의 EC/NR ▪ ML 잡음 처리 - 단일/복합 발화 - 직접/간접 화법 - 대화형 인터페이스 ▪ 클라우드 기반 인식 - 저전력 기동어 인식 ▪ On-Device 인식
  • 56. Barge-In 기능으로 인식률 개선, 파워 분리를 통해 최소 전력으로 음성 대기모드 운영이 가능 Voice Intelligence Barge-In Hi LG Voice Voice Reference VAD Music ♬ Buffer Buffer Hi LG Music ♬ Speaker Echo Path + 음성 전처리 - + 기동어 인식기 Hi LGMusic ♬
  • 57. 다양한 종류의 아날로그 신호, 센서 입력 등으로부터 얻은 데이터를 활용한 딥러닝 연산 영상/음성/센서 데이터 퓨젼하여 Multi-modal 인식 가능 Sensor IF I2S PDM Parallel Camera I/F MIPI CSI-2 4-lane Peripherals UART I2C SPI PWM SDIO USB2.0 GPIO Sensing Intelligence 가속도 센서가스+압력센서가스 센서 모션 센서 가스 센서 모션 센서 각도 센서 습도 센서 모션 센서 LG 뉴럴엔진
  • 58. Technical Specifications Neural Engine Inferencing Engine, Training Engine CPU ARM Quad-core Cortex-A53 Vision Vision DSP Vision Engine (Feature Extraction, Dense Optical Flow, Warp/Scaler) Audio Audio DSP + VFPU PDM / ADC / PCM Class D Amplifier Memory 1GB 32-bit DDR3 Storage 8GB eMMC Video Encode 1080p @ 30 (H.264) Connectivity WIFI 802.11 b/g/n Dual Band (2.4GHz/5GHz) USB2.0 (Hos/Device), SPI, UART, I2C, PWM Camera MIPI CSI-2 LG AIoT Developer Kit
  • 59. Application LG AIoT Developer Kit Core Component Services Manager Computing Platform Kernel / Driver videoService Camera Service Streaming Service ConnectService Gateway controller IoT Protocols voiceService Voice Trigger Voice Recognition tvService Web Service Connectivity LG Home gateway OCF, WiFi, BLE, … videoEncode SecurityCamera Vision Inference Audio WiFi Vision Intelligence 얼굴인식 제스쳐인식 사물인식 … Voice Intelligence 기동어 인식 음성인식 알고리즘 Firmware Framework 스마트 홈 ThinQ.AI 스마트 빌딩 스마트 팩토리 스마트 카 스마트 시티 AWS Greengrass
  • 60. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
  • 61. LGE Internal Use Only Real-Time Preprocessing for Vision Intelligence: ISP and Vision Engine On-Device Inference and Training Engine On-Device AI SoC LG’s AI SoC provides the cost effective on-device machine learning (ML) solution of vision, voice/audio and control intelligence. Intelligent Detection of Physical/Chemical Environment Meta Data for Privacy Low Light Enhancement On-Device Vision Engine Driver Status Monitoring Innovative Voice and Audio Recognition: Dedicated Audio DSP Automotive Application Gesture Recognition Extreme Low Light (1/4’’ sensor camera, 10 lux) Enhanced by On-device ISP only for internal processing only images can be captured by hacking `20년 CES
  • 62. LG ThinQ Home @ IFA 2020 Zero Energy, Zero Effort, Zero Stress
  • 63. 환기 시스템 시스템 보일러 냉난방 시스템 Grid 가정용 ESS (PCS 포함) 태양광 (PV, BIPV) EV 충전기 세탁기 건조기 냉장고 공청기 CCTV, 현관벨/도어락, 스마트월 조명/모션센서 조명스위치 스마트 매립 매립콘센트 전력센서 (태양광 AC, AC 고전력 측정) TV 및 모니터 LG ThinQ Home Cloud LG ThinQ Home @ IFA 2020 Zero Energy, Zero Effort, Zero Stress 데이터 기반 인공지능, 음성비서, 에너지관리, 스마트 홈 서비스 • 스마트 가전 제품군 • HVAC 제품군 스마트 홈 기타 제품군 • 친환경 에너지 제품군 AC/DC 스마트 분전반 복합센서 (온습도, CO2, 미세먼지 등) 카메라 및 음성 처리 센서 스마트미러 (LG ThinQ 홈 컨시어지) ThinQ Home 게이트웨이룸 에어컨 전동 커튼, 신발 살균기, IoT 센서들, 기타 청소기
  • 64. 환기 시스템 시스템 보일러 냉난방 시스템 Grid 가정용 ESS (PCS 포함) 태양광 (PV, BIPV) EV 충전기 세탁기 건조기 냉장고 공청기 CCTV, 현관벨/도어락, 스마트월 조명/모션센서 조명스위치 스마트 매립 매립콘센트 전력센서 (태양광 AC, AC 고전력 측정) TV 및 모니터 LG ThinQ Home Cloud LG ThinQ Home @ IFA 2020 Zero Energy, Zero Effort, Zero Stress • 스마트 가전 제품군 • HVAC 제품군 스마트 홈 기타 제품군 • 친환경 에너지 제품군 AC/DC 스마트 분전반 복합센서 (온습도, CO2, 미세먼지 등) 카메라 및 음성 처리 센서 스마트미러 (LG ThinQ 홈 컨시어지) ThinQ Home 게이트웨이룸 에어컨 전동 커튼, 신발 살균기, IoT 센서들, 기타 청소기 AI 시스템 . 거주자 생활 패턴 기반 홈 관리 기능 . 재실자 위치 기반 편의 기능, 보안 기능 . 개인화 서비스 기능 음성 명령 . Task 기준 음성 명령, 시설 기기 제어 . 가족 호출 기능에 활용 기기간 연결 . LG ThinQ 홈 클라우드, LG ThinQ 홈 게이트웨이 . 타운/커뮤니티 관리실 연동 사용자 디스플레이 . 통합적 정보 표출 및 관리 접점 역할의 LG 홈 컨시어지 및 모바일 앱 . 편의/미디어 정보(날씨, 뉴스, 지도 등), 에너지(발전 및 소비 현황, 시설 상태) . 홈 시설 및 가전 (상태 및 제어), 보안 관리, 개인 관리 기능 등 프라이버시 보호 . LG ThinQ 홈 클라우드 보안 . 정책적 사용자 데이터 보호/암호화
  • 65. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
  • 66. AWS IoT & AI on Edge Workshop LG AIoT board를 활용한 AWS IoT와 AIML 서비스 실습 제공
  • 67. AWS Smart Factory Demo LG AIoT board를 활용한 스마트 팩토리 데모 AWS Cloud Week, SMART MANUFACTURING 세션 <스마트 팩토리: AWS 사물인터넷과 인공지능을 활용한 스마트 팩토리 구축>
  • 68. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
  • 69. 감사합니다 © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.