ARM, AI Vision이 높은 비용과 복잡한 데이터 처리를 해결하기 위한 핵심 전략은 무엇인가?

ARM, 엣지 AI 비전 기술로 유통·스마트시티 혁신 이끈다 사물인터넷(IoT)과 인공지능(AI) 비전 기술의 결합은 매장 내 소비자 데이터를 실시간으로 포착해 상품 진열, 매장 레이아웃, 고객 경험 최적화에 활용하는 등 유통업계에 혁신을 가져올 잠재력을 지니고 있습니다. 하지만 이러한 혁신을 가로막는 두 가지 주요 난관이 있었으니, 바로 '비용'과 '복잡성'입니다. 과거에는 대형 식료품 매장에서 고객 동선, 구매 패턴 등 데이터를 수집하기 위해 약 1만 5천 대의 카메라가 필요했습니다. 초당 30프레임의 4K 영상은 초당 225기가비트(Gb)라는 엄청난 데이터를 생성하며, 이는 이미지 인식, 객체 탐지, 장면 분석 등 복잡한 AI 비전 처리를 요구합니다. 이러한 AI 비전 작업은 고도화된 알고리즘과 모델을 필요로 하여 계산 복잡성을 가중시켰습니다. 더구나 이렇게 방대한 데이터는 효율적인 연산을 위해 클라우드로 전송된 후, 다시 의사결정을 위해 내려와야 했습니다. 초당 225기가비트의 데이터 전송은 명백히 비경제적이었습니다. 하지만 이는 2018년의 이야기일 뿐, 2023년 현재 상황은 크게 달라졌습니다. 엣지에서의 처리 능력 향상과 AI 및 머신러닝 기술의 발전은 과거의 비경제적 장벽을 허물고 있습니다. AI 비전, 엣지 컴퓨팅과 혁신을 어떻게 변화시키고 있는가? 과거에는 여러 핵심 기술들이 분리되어 있어 통합이 어렵거나 불가능했습니다. 이는 다양한 비전 워크로드에 맞춤화된 솔루션을 제공하는 데 어려움을 야기했습니다. 하지만 오늘날 엔지니어와 개발자들은 비용과 복잡성을 포함한 여러 과제들을 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 처리 복잡성 문제를 해결하는 한 가지 방법은 개발자들에게 엣지 솔루션을 구현하는 방식에 있어 더 많은 유연성을 제공하는 것입니다. 이를 '이종 컴퓨팅(heterogeneous compute)'이라고 합니다. 설계자들은 에너지 효율성을 유지하면서도 높은 연산 능력을 제공하는 강력한 프로세서를 지속적으로 개발하고 있습니다. 여기에는 CPU, GPU, ISP 및 AI 및 머신러닝과 같은 복잡한 작업을 처리하도록 설계된 가속기들이 포함됩니다. 또한, SoC의 핵심 또는 독립형 SoC 형태의 AI 가속기는 엣지에서 AI 알고리즘을 효율적으로 실행할 수 있도록 합니다. Arm Mali-C55, AI 비전과 엣지 컴퓨팅 시너지 강화 복잡성 문제의 한 축을 담당하는 ISP(Image Signal Processor) 분야에서 Arm은 2022년, 역대 가장 작고 성능이 뛰어난 ISP인 Arm Mali-C55를 선보였습니다. 이 제품은 엔드포인트 AI, 스마트 홈 카메라, AR/VR, 스마트 디스플레이 등 다양한 애플리케이션을 위해 뛰어난 화질, 처리량, 전력 효율성 및 실리콘 면적을 결합했습니다. 초당 1.2기가픽셀(Gpix/sec)의 처리량으로 높은 성능을 달성하여 까다로운 시각 처리 작업에 매력적인 선택지가 되고 있습니다. 특히 이종 컴퓨팅 환경에서 Mali-C55는 Cortex-A 또는 Cortex-M CPU를 갖춘 SoC 설계에 원활하게 통합되도록 설계되었습니다. 이는 SoC에서 ISP 출력이 종종 신경망이나 유사 알고리즘을 사용한 추가 처리를 위해 머신러닝 가속기에 직접 연결되기 때문에 매우 중요합니다. 이 과정에서 객체 탐지 및 자세 추정과 같은 작업을 위해 축소된 이미지가 머신러닝 모델에 제공됩니다. 이러한 시너지는 머신러닝 기반 카메라와 '소프트웨어 정의 카메라(Software Defined Cameras)'라는 개념을 탄생시켰습니다. 이를 통해 OEM 및 서비스 제공업체는 전 세계적으로 카메라를 배포하고, 동적인 기능 향상과 연계된 수익 모델을 구축할 수 있습니다. 예를 들어, 주차장 각 칸 위에 매달린 카메라가 빈 공간을 파악하는 상황을 생각해 봅시다. 2018년에는 운전자가 빈 공간을 한눈에 파악하는 데 유용했지만, 2023년에는 비경제적인 솔루션입니다. 대신 엣지 AI의 개념을 활용하여 입구와 출구, 또는 각 층에 한두 대의 카메라만 설치하고 AI 알고리즘이 나머지 작업을 수행하도록 하는 것은 2023년의 사고방식입니다. 이는 다시 유통업체의 문제로 돌아옵니다. 1만 5천 대의 카메라가 초당 225기가비트의 데이터를 생성하는 상황 말입니다. 아마존은 이러한 문제를 인식하고, 최신 버전의 'Just Walk Out' 스토어 기술에서 카메라 모듈 자체의 컴퓨팅 능력을 향상시켰습니다. 이는 AI의 힘을 엣지로 이동시켜 보다 효율적이고 빠르게 연산할 수 있도록 합니다. 이러한 강력하고 비용 효율적인 비전 기회를 통해 식료품점은 매장 내 카메라의 비디오 데이터를 분석하여, 대부분의 고객이 오전 9시에서 11시 사이에 오렌지를 구매한다는 사실을 파악하고 매일 정오 무렵에 오렌지를 재고 보충해야 한다고 결정할 수 있습니다. 더 나아가 분석을 통해 고객들이 같은 쇼핑 여정에서 땅콩도 함께 구매한다는 사실을 알게 된다면, 상품 진열 방식을 변경할 수 있습니다. AI 비전, 새로운 비즈니스 모델과 엣지 컴퓨팅 최적화를 어떻게 주도할 것인가? 이러한 컴퓨팅 최적화, 즉 센서에 훨씬 가까운 곳에 적절한 유형의 엣지 AI 컴퓨팅을 배치하는 것은 지연 시간을 줄이고 보안을 강화하며 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 새로운 비즈니스 모델을 촉발할 수 있습니다. 그중 하나가 비디오 감시 서비스(VSaaS, Video Surveillance-as-a-Service)입니다. VSaaS는 온프레미스 카메라와 클라우드 기반 비디오 관리 시스템을 혼합하여 비디오 녹화, 저장, 원격 관리 및 사이버 보안을 제공하는 서비스입니다. Transparency Market Research에 따르면 VSaaS 시장은 2027년까지 1,320억 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 더 넓은 차원에서 보면, 경제성, 처리 능력의 한계 또는 단순한 복잡성 때문에 잠재력이 큰 수많은 애플리케이션들이 기다려왔기 때문에 엄청난 기회가 기다리고 있습니다. 스마트 시티: 스마트 시티에서의 교통 관리, 보행자 흐름 분석, 주차 공간 최적화를 위한 비디오 분석은 상당한 데이터 생성을 가져올 수 있습니다. 산업 자동화: 품질 관리, 결함 탐지 및 공정 최적화에 활용될 수 있습니다. 자율 주행 차량: 자율 주행 자동차 및 드론과 같은 자율 주행 차량의 센서와 카메라는 내비게이션 및 안전 시스템을 위한 데이터를 캡처하고 실시간으로 주변 환경을 인식합니다. 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR): 몰입형 VR 및 AR 경험은 고해상도 시각 콘텐츠의 실시간 렌더링 및 처리를 요구하여 상당한 데이터 생성을 유발합니다. 선도적인 채택자들은 이미 움직이고 있습니다. 한국 평택시는 2025년 완공을 목표로 인공지능 및 자율 주행과 같은 스마트 시티 기술을 활용한 테스트베드를 구축하고 이를 도시 전역으로 확산할 계획입니다. 인구 50만 명의 이 도시는 교통 체증과 보행자 사망 사고 문제에 직면해 있습니다. 도시 전체의 '스마트 시티' 개편의 일환으로 전문가들은 Arm 파트너 Nota.ai의 Nespresso 플랫폼(자동 AI 모델 압축 솔루션)을 비전 장치에 배포하여 지능형 교통 시스템을 구축했습니다. AI 비전, 기기 설계 및 소비자 경험을 어떻게 변화시키는가? 기기 수준에서는 독창적인 설계가 고객들이 비전 비전을 달성하도록 돕고 있습니다. Himax Wiseye-II는 노트북, 도어벨, 도어락, 감시 카메라 및 스마트 오피스를 포함한 다양한 배터리 구동 소비자 및 홈 보안 애플리케이션에 배포할 수 있는 스마트 이미지 센싱 솔루션입니다. 이 솔루션은 Arm 마이크로컨트롤러와 신경망 프로세서 코어를 결합하여 소비자 및 스마트 홈 기기에 머신 비전 AI를 더욱 깊숙이 통합합니다. 이러한 사례와 현재 설계되고 있는 미래의 혁신은 엣지 AI 기술의 놀라운 발전 덕분에 가능해졌습니다. 그리고 비전 분야에서 이러한 혁신은 Arm을 기반으로 구축되고 있습니다. Arm은 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어 라이브러리, 상호 연결 표준, 보안 프레임워크 및 Arm Virtual Hardware와 같은 개발 도구를 통해 이미지 솔루션 개발자의 여정을 더욱 빠르고 효율적으로 만듭니다. 이를 통해 개발자들은 하드웨어에 투자하기 전에 가상 환경에서 애플리케이션을 실행할 수 있습니다. 과거에는 비용과 복잡성 때문에 꿈처럼 여겨졌던, 비전 기술을 활용하여 이전에는 활용되지 못했던 방대한 양의 데이터를 통해 세상을 변화시키려는 희망을 기억하십니까? 이제 그 희망은 현실이 될 수 있습니다. 엣지에서의 AI 비전 가능성을 확인해 보십시오.