Chipfabrikant NXP maakt zich op voor het tijdperk van edge computing. In 2025 zal de 'edge' wereldwijd uit vijftig miljard intelligente apparaten bestaan. Een steeds groter deel hiervan krijgt een chip die voldoende krachtig is om het apparaat zelf besluiten te laten nemen. De komende jaren vindt een verschuiving plaats van besluiten nemen in de cloud naar de edge. Dat heeft bijvoorbeeld voor de auto-industrie grote gevolgen. Reden voor een gesprek met Maarten Dirkzwager, chief strategy officer (cso) bij NXP.
Voor de Eindhovense chipfabrikant is de trend van cloud naar edge een belangrijke ontwikkeling. ‘Want de helft van onze chips komt terecht in auto’s. En zo’n voertuig is eigenlijk het ultieme edge-apparaat,’ vertelt NXP-cso Maarten Dirkzwager. ‘Voor auto’s zijn processors nodig die een grote rijkdom aan functies aan kunnen vervullen. Deze chips moeten in staat zijn tot real time analytics en bediening. Lokale edge computing heeft als voordeel dat geen hinder wordt ondervonden van vertragingen in het netwerk.’
De veiligheid van de auto is ermee gebaat als ook de beslissingen aan boord plaatsvinden. De artificiële intelligence (ai) die precieze en snelle detectie en besluiten mogelijk maakt, werkt dan nog vlotter. Beelden van bijvoorbeeld gevaarlijke situaties worden direct herkend. Ook begrijpt de chip meteen de spraakcommando’s van de bestuurder. Ook scheelt het kosten wanneer het netwerkverkeer met een datacenter in de cloud beperkt blijft.
Rekenkracht
Inmiddels hebben de chips zoveel rekenkracht dat zelfs lastige problemen in de auto zelf kunnen worden opgelost. Het wordt mogelijk snel even een algoritme te draaien. Zeker zelfrijdende auto’s moeten heel veel beslissingen nemen. Hoe lager de ‘latency’ des te beter. De edge wint het daarom van de cloud. Voor de edge zijn echter nieuwe soorten microprocessors nodig die méér kunnen dan alleen snel rekenen en controlefuncties vervullen. Dirkzwager: ‘De processors zijn veel rijker geworden dan vroeger.’
Zo zijn in het assortiment zogenoemde applicatieprocessoren opgenomen. Dit soort chips zit vol functies voor het nemen van besluiten in de edge. Ze bestaan uit verschillende ‘enclaves’, elk met eigen taken. De ene ruimte is speciaal ingericht voor de veiligheid. Als de processor bijvoorbeeld communiceert met de publieke cloud, moet die weten dat ook echt met de cloud wordt gesproken. In deze ruimte vindt de authenticatie plaats. Van daaruit wordt de hele chip beschermd tegen indringers. Ook bevat dit deel functies die diefstal van gegevens of manipulatie moeten voorkomen.
Een andere ‘ruimte’ die er bij is gekomen, zorgt dat 3d- en 2d-graphics kunnen worden verwerkt zodat de mens-machine interactie eenvoudiger wordt. ‘Zo zijn er ruimtes voor geavanceerde audio, ervaringen waarbij meerdere zintuigen zijn betrokken en het continu luisteren. Spraakcommando’s worden meteen opgevangen. Veel aparte, parallelle verwerkingskracht is ook beschikbaar voor het draaien van ai-algoritmes. Die bepalen bij iot-apparaten bijvoorbeeld of ze onderhoud nodig hebben. Applicatiechips kunnen behoorlijk ingewikkelde ai-taken vervullen. Ze bevatten ingebouwde versnellers voor machine learning. Dit type processor heeft zowel Cortex-A als Cortex-M kernen.
Crossover
Daarnaast maakt NXP nog een uniek nieuw type chip, de crossover. Dit soort bezit alleen Cortex-M kernen. Crossovers zijn qua eigenschappen een mix van traditionele microcontrollers met de ‘peripherals’ van applicatieprocessors, legt Dirkzwager uit. ‘Anders dan applicatieprocessors kunnen ze alleen eenvoudige taken op gebied van artificial intelligence aan. Maar ze beschikken wel over beveiliging, audio en grafische mogelijkheden die essentieel zijn voor eenvoudige ai-taken.’
Dirkzwager constateert dat klanten inmiddels vertrouwd zijn geraakt met deze crossovers. Het duurt vaak twee à drie jaar voordat productontwerpen waar nieuwe chips in zijn opgenomen in hoog volume geproduceerd worden; dat punt is nu bereikt voor de genoemde applicatie-processoren en crossovers. Volgens Dirkzwager weet de chipfabrikant zich met zijn edge processors vooral qua beveiliging van de concurrentie te onderscheiden. Hij noemt de speciale enclave voor de veiligheid, Edgelock geheten, als een belangrijk pluspunt. Dit geldt met name voor de check op de juiste connectie met de cloud.
Knooppunten
Voor de auto-industrie is veiligheid cruciaal. Ook komt er steeds meer ai in de auto. NXP moet daar met zijn chips op vooruitlopen. Auto’s ‘lopen’ op enorme hoeveelheden code. Het aantal programmeerregels overschrijdt heden ten dage al de 150 miljoen. De complexiteit neemt hand over hand toe. De oprukkende intelligentie dwingt tot een andere architectuur auto-elektronica. Momenteel zitten er allerlei knooppunten (nodes) in een auto die ieder hun eigen ding doen. Ze ‘praten’ niet met elkaar. Deze architectuur is ongeschikt voor mobiliteit in de toekomst.
Dirkzwager: ‘Zelfrijdende auto’s vragen om een ingrijpende herstructurering qua logica. Voor alle domeinen komen er aparte controllers: een voor de connectiviteit, een voor infotainment en ‘in-vehicle experience’, een voor comfort en welzijn alsmede een voor de aandrijflijn en voertuigdynamica. Ook is er een controller voor de systemen die de chauffeur assisteren of een deel van het rijden overnemen.’
User-defined car
De vijf controllers zijn aangesloten op een service georiënteerde gateway. Dit is een fundamentele verandering van de architectuur; nodig met het oog op de veranderde connectiviteit tussen de chips in de auto. ‘Vroeger stroomden er weinig gegevens van de ene chip naar de andere. Nu worden veel meer data uitgewisseld. De netwerkchips kennen een grotere bandbreedte om al die gegevens te kunnen doorgeven’, aldus de chief strategy officer van NXP.
Na deze logische herstructurering met verschillende domeinen, nodig voor zelfrijdende auto’s, komt er over een jaar of vijf een fysieke herstructurering met zones. Al die zones krijgen aparte gateways die met één of meer centrale breinen zijn verbonden. Al deze veranderingen maken de ‘user-defined car’ mogelijk; een auto die zich aanpast aan de gebruiker. Wie er in de auto zit, bepaalt hoe die is afgesteld. Deze auto’s zijn niet alleen zelfrijdend maar houden ook met hun eigenschappen heel sterk rekening met de inzittenden.
