Visión Artificial Integrada con Ultralytics YOLO y STMicroelectronics MCU

A medida que aumenta la adopción de la IA en todas las industrias, también crece rápidamente la demanda de soluciones de alto rendimiento y bajo consumo capaces de ejecutar inferencias en tiempo real en el borde. Para responder a esta necesidad tecnológica, STMicroelectronics presentó el microcontrolador STM32N6, que cuenta con una unidad de procesamiento neuronal (NPU) integrada diseñada para cargas de trabajo de IA integradas. 

Al ejecutar modelos Ultralytics YOLO en el STM32N6, STMicroelectronics demostró que la IA de visión integrada precisa y eficiente es posible en microcontroladores, lo que abre nuevas oportunidades para la inteligencia escalable en el dispositivo en sectores como ciudades inteligentes, atención médica y electrónica de consumo.

Explorando la IA de visión para dispositivos de bajo consumo en el Edge

STMicroelectronics es un líder mundial en tecnología de semiconductores, con más de 50.000 empleados y más de 200.000 clientes en todo el mundo. Diseñan y construyen 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 receptivos, STMicroelectronics se ha centrado en llevar esas capacidades directamente al edge. Por ejemplo, su microcontrolador STM32N6, un chip potente y de bajo consumo, puede manejar tareas de IA en el dispositivo como la visión artificial.

Para ayudar a los desarrolladores a crear aplicaciones de visión integrada en STM32N6, STMicroelectronics buscó modelos flexibles y de alto rendimiento que pudieran ejecutarse de manera eficiente en un microcontrolador. Los modelos Ultralytics YOLO resultaron ser una excelente opción, ofreciendo una combinación confiable de velocidad, precisión y facilidad de integración.

Las limitaciones de habilitar sistemas integrados impulsados por IA

Antes de que el concepto de Edge AI fuera ampliamente aceptado, los modelos de visión artificial se desarrollaban típicamente para ejecutarse en sistemas grandes y centralizados, como servidores en la nube o GPU (Unidades de Procesamiento Gráfico). Estas plataformas ofrecían las capacidades informáticas necesarias para entrenar e implementar modelos grandes, pero también introdujeron limitaciones como el alto consumo de energía, la dependencia de la red, la latencia y el aumento de los costos operativos.

A medida que crecía el interés en implementar aplicaciones en tiempo real más inteligentes en industrias como la atención médica, 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 ser un desafío. Estos dispositivos generalmente tienen memoria, potencia de cálculo y capacidad de energía 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 versátiles como para aportar capacidades de visión artificial fiables y en tiempo real a su microcontrolador STM32N6, sin exigir a los desarrolladores que simplificaran drásticamente sus modelos o flujos de trabajo. Su objetivo era ofrecer una IA significativa en el dispositivo, manteniéndose dentro de las estrictas limitaciones de los sistemas integrados.

Implementación optimizada de modelos YOLO en microcontroladores

Para habilitar la IA avanzada en dispositivos integrados de bajo consumo, STMicroelectronics presentó el STM32N6, un microcontrolador de alto rendimiento equipado con el Neural-ART Accelerator™. Es una unidad de procesamiento neuronal (NPU) interna construida específicamente para cargas de trabajo de IA perimetral. 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 al tiempo que mejora la velocidad, la capacidad de respuesta y la eficiencia energética.

STMicroelectronics se asoció con Ultralytics para evaluar y mostrar las capacidades de STM32N6 ejecutando modelos YOLO de Ultralytics en el microcontrolador. Conocidos por su equilibrio entre velocidad y precisión, los modelos YOLO de Ultralytics son muy adecuados para entornos con recursos limitados e implementaciones integradas.

‍

Al ejecutar varias variantes del modelo YOLO directamente en el STM32N6, STMicroelectronics pudo demostrar una variedad de casos de uso de la IA de visión, como la detección de objetos, la clasificación y el seguimiento, todo dentro de los límites de potencia y memoria de un microcontrolador. Esta colaboración proporciona a los desarrolladores una opción confiable para implementar sistemas integrados en tiempo real impulsados por IA utilizando modelos de visión escalables y listos para la producción.

¿Por qué elegir los modelos YOLO de Ultralytics?

Los modelos Ultralytics YOLO ofrecieron a STMicroelectronics la combinación adecuada de precisión, eficiencia y versatilidad necesaria para los sistemas integrados habilitados para la IA. Los modelos son lo suficientemente ligeros como para ejecutarse en microcontroladores de bajo consumo como el STM32N6, pero lo suficientemente potentes como para ofrecer detección de objetos en tiempo real y rendimiento de segmentación de instancias.

Por ejemplo, al ejecutar el modelo Ultralytics YOLOv8n a 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 potencia mostraron que utilizaba sólo 9,4 milijulios por inferencia, lo que lo hace muy adecuado para tareas de visión en tiempo real en dispositivos de bajo consumo.

Con soporte para múltiples variantes de modelos YOLO, los desarrolladores tienen la flexibilidad de ajustar con precisión la velocidad, el tamaño o la precisión en función de las limitaciones de su aplicación. La arquitectura fácil de integrar, combinada con una sólida comunidad y soporte de documentación, hizo de Ultralytics YOLO una opción natural para 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 internas y desarrollo. Sin embargo, para cualquier implementación comercial, los clientes deben solicitar su propia licencia comercial directamente a Ultralytics a través del formulario de licencia. Esto garantiza el cumplimiento y respalda una ruta escalable hacia soluciones de Vision AI listas para la producción.

Desde ciudades inteligentes hasta la atención médica: IA escalable en el borde en acción

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

Los clientes están explorando casos de uso en sectores como la detección de peatones y vehículos en tiempo real en la infraestructura de ciudades inteligentes, los controles de seguridad en el dispositivo y el control de calidad en la automatización industrial, y los diagnósticos asistidos por IA en herramientas portátiles de atención médica. Del mismo modo, en el espacio 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.

‍

Construyendo las soluciones de Visión Artificial del mañana, hoy

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

Dé el siguiente paso en la innovación de la IA en el borde. Visite nuestro repositorio de GitHub para descubrir cómo los modelos YOLO de Ultralytics están transformando la visión embebida. Explore las aplicaciones de la IA en la atención médica y la visión artificial en el comercio minorista, ¡y consulte nuestras opciones de licencia hoy mismo!