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IA de visión integrada con Ultralytics YOLO y MCU de STMicroelectronics

Problema

Superar las limitaciones actuales en términos de potencia de procesamiento, energía y coste para hacer posible una nueva clase de casos de uso de la visión por ordenador en la periferia que ofrezcan resultados de alto rendimiento a una fracción del coste y el consumo de energía de las soluciones existentes.

Solución

Ultralytics y STMicroelectronics se unieron para implantar eficazmente modelos YOLO en microcontroladores de bajo consumo y lograr inferencias precisas y en tiempo real en el perímetro.

A medida que aumenta la adopción de la IA en todos los sectores, también crece rápidamente la demanda de soluciones de alto rendimiento y bajo consumo capaces de ejecutar inferencias en tiempo real en el perímetro. Para responder a esta necesidad tecnológica, STMicroelectronics ha presentado el microcontrolador STM32N6, que incorpora una unidad de procesamiento neuronal (NPU) diseñada para cargas de trabajo de IA integradas. 

Al ejecutar los modelos Ultralytics YOLO en el STM32N6, STMicroelectronics demostró que es posible integrar Vision AI de forma precisa y eficiente en microcontroladores, lo que abre nuevas oportunidades para la inteligencia escalable en dispositivos en sectores como las ciudades inteligentes, la sanidad y la electrónica de consumo.

Exploración de Vision AI para dispositivos periféricos de bajo consumo

STMicroelectronics es líder mundial en tecnología de semiconductores, con más de 50.000 empleados y más de 200.000 clientes en todo el mundo. Diseñan y fabrican chips que permiten aplicaciones que van desde vehículos eléctricos y equipos industriales hasta dispositivos domésticos inteligentes y electrónica de consumo.

A medida que más industrias recurren a la IA para hacer que los dispositivos sean más inteligentes y reactivos, STMicroelectronics se ha centrado en llevar esas capacidades directamente al borde. Por ejemplo, su microcontrolador STM32N6, un chip potente y de bajo consumo, puede gestionar tareas de IA en el dispositivo, como la visión por ordenador.

Para ayudar a los desarrolladores a crear aplicaciones de visión integradas en STM32N6, STMicroelectronics buscó modelos flexibles y de alto rendimiento que pudieran ejecutarse de forma eficiente en un microcontrolador. Los modelos YOLO de Ultralytics resultaron ser ideales, ya que ofrecen una combinación fiable de velocidad, precisión y facilidad de integración.

Las limitaciones de los sistemas empotrados con IA

Antes de que el concepto de IA Edge se generalizara, los modelos de visión por ordenador solían desarrollarse para ejecutarse en grandes sistemas centralizados, como servidores en la nube o GPU (unidades de procesamiento gráfico). Estas plataformas ofrecían las capacidades informáticas necesarias para entrenar y desplegar modelos de gran tamaño, pero también introducían limitaciones como el elevado consumo de energía, la dependencia de la red, la latencia y el aumento de los costes operativos.

A medida que crecía el interés por implantar aplicaciones más inteligentes y en tiempo real en sectores como la sanidad, la electrónica de consumo y las ciudades inteligentes, se hizo evidente que acercar el procesamiento de la IA al lugar donde se generan los datos, en el propio dispositivo, era tanto una necesidad técnica como una oportunidad estratégica.

Sin embargo, ejecutar modelos de IA en microcontroladores de bajo consumo puede resultar complicado. Estos dispositivos suelen tener memoria, potencia de cálculo y capacidad energética limitadas, lo que dificulta la implementación de modelos de visión complejos sin comprometer el rendimiento o la precisión. 

STMicroelectronics necesitaba identificar un conjunto de modelos lo suficientemente versátil como para dotar a su microcontrolador STM32N6 de funciones de visión por ordenador fiables y en tiempo real, sin exigir a los desarrolladores que simplificaran drásticamente sus modelos o flujos de trabajo. Su objetivo era ofrecer una inteligencia artificial significativa en el dispositivo sin sobrepasar las estrictas limitaciones de los sistemas integrados.

Implantación simplificada del modelo YOLO en microcontroladores

Para hacer posible la IA avanzada en dispositivos integrados de bajo consumo, STMicroelectronics ha presentado el STM32N6, un microcontrolador de alto rendimiento equipado con Neural-ART Accelerator™. Se trata de una unidad de procesamiento neuronal (NPU) propia construida específicamente para cargas de trabajo de IA de borde. Esta tecnología permite a los desarrolladores ejecutar inferencias de IA directamente en el dispositivo, lo que reduce la dependencia de la computación en la nube y mejora la velocidad, la capacidad de respuesta y la eficiencia energética.

STMicroelectronics se asoció con Ultralytics para evaluar y mostrar las capacidades del STM32N6 ejecutando modelos Ultralytics YOLO en el microcontrolador. Conocidos por su equilibrio entre velocidad y precisión, los modelos YOLO de Ultralytics son idóneos para entornos con recursos limitados y despliegues integrados.

Fig. 1. Ejemplo de ejecución de un modelo YOLO de Ultralytics en el STM32N6.

Al ejecutar diversas variantes del modelo YOLO directamente en el STM32N6, STMicroelectronics pudo demostrar una serie de casos de uso de Vision AI, como la detección, clasificación y seguimiento de objetos, todo ello dentro de los límites de potencia y memoria de un microcontrolador. Esta colaboración ofrece a los desarrolladores una opción fiable para implantar sistemas embebidos en tiempo real e impulsados por IA utilizando modelos de visión escalables y listos para la producción.

¿Por qué elegir los modelos YOLO de Ultralytics?

Los modelos YOLO de Ultralytics ofrecen a STMicroelectronics la combinación perfecta de precisión, eficiencia y versatilidad necesaria para los sistemas integrados con inteligencia artificial. Los modelos son lo bastante ligeros para funcionar en microcontroladores de bajo consumo como el STM32N6, pero lo bastante potentes para ofrecer detección de objetos y segmentación de instancias en tiempo real.

Por ejemplo, al ejecutar el modelo Ultralytics YOLOv8n con una resolución de 256 por 256 en el STM32N6, el sistema alcanzó los 34 fotogramas por segundo y cada inferencia tardó unos 29 milisegundos. Las mediciones de consumo mostraron que sólo utilizaba 9,4 milijulios por inferencia, lo que lo hace idóneo para tareas de visión en tiempo real en dispositivos de bajo consumo.

Gracias a la compatibilidad con múltiples variantes del modelo YOLO, los desarrolladores tienen la flexibilidad de ajustar la velocidad, el tamaño o la precisión en función de las limitaciones de su aplicación. La arquitectura de fácil integración, combinada con el sólido apoyo de la comunidad y la documentación, hizo que Ultralytics YOLO encajara de forma natural en el objetivo de STMicroelectronics de acelerar la adopción de Vision AI en una amplia gama de casos de uso integrados.

A través de una licencia Ultralytics Enterprise, STMicroelectronics proporciona a los clientes acceso al conjunto completo de modelos YOLO para pruebas y desarrollo internos. Sin embargo, para cualquier despliegue comercial, los clientes deben solicitar su propia licencia comercial directamente a Ultralytics a través del formulario de licencia. De este modo se garantiza el cumplimiento de la normativa y se facilita un camino escalable hacia soluciones Vision AI listas para la producción.

De las ciudades inteligentes a la sanidad: Inteligencia artificial escalable en acción

La capacidad de ejecutar modelos Ultralytics YOLO directamente en el microcontrolador STM32N6 ha desbloqueado una amplia gama de aplicaciones Vision AI para STMicroelectronics y su ecosistema de desarrolladores. Al ofrecer una inferencia rápida y precisa en el dispositivo sin depender de procesamiento externo o conectividad en la nube, esta solución permite desplegar funciones inteligentes en sistemas compactos de bajo consumo.

Los clientes están explorando casos de uso en sectores como la detección de peatones y vehículos en tiempo real en infraestructuras urbanas inteligentes, las comprobaciones de seguridad y el control de calidad en dispositivos de automatización industrial, y el diagnóstico asistido por IA en herramientas sanitarias portátiles. Del mismo modo, en el ámbito de la electrónica de consumo, los modelos YOLO permiten funciones de respuesta como la detección de presencia, el reconocimiento de gestos y el seguimiento de objetos, todo ello dentro de las limitaciones de rendimiento de los dispositivos que funcionan con baterías.

Construir hoy las soluciones Vision AI del mañana

A medida que la IA sigue evolucionando, STMicroelectronics se centra en facilitar la incorporación de soluciones potentes y eficientes a los dispositivos periféricos. Al trabajar estrechamente con socios como Ultralytics, están ayudando a los desarrolladores a empezar más rápido con modelos listos para usar, herramientas y recursos compatibles con STM32. 

Dé el siguiente paso en la innovación de la IA de vanguardia. Visite nuestro repositorio de GitHub para descubrir cómo los modelos YOLO de Ultralytics están transformando la visión integrada. Explore las aplicaciones de la IA en la sanidad y la visión por ordenador en el comercio minorista, y consulte nuestras opciones de licencia hoy mismo.

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Preguntas más frecuentes

¿Qué son los modelos YOLO de Ultralytics?

¿Cuál es la diferencia entre los modelos YOLO de Ultralytics?

¿Qué modelo YOLO de Ultralytics debo elegir para mi proyecto?

¿Qué licencia necesito?

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