Raspberry und Co: Microsoft bringt KI-Technik zu Mikroprozessoren

Microsoft arbeitet an Techniken, um Künstliche Intelligenz auf kleinstem Raum unterzubringen. Ein Team von Microsoft Research will KI-Technik auf Mini-Computern ohne Internetanschluss integrieren. Ein Fokus auf Rasperry Pi, Arduino, Microbit und andere Mikrocontroller soll langfristig die "Demokratisierung von KI" ermöglichen. Viele KI-Ansätze setzen bislang auf hohe Rechenleistung und große Datenmengen, die meist in der Cloud verwaltet und verarbeitet werden. Mit einer Embedded Learning Library (ELL) soll KI-Technik künftig auch auf Microcontrollern Einzug halten, und autark arbeitende Mini-Systeme intelligenter machen.

Mit Hilfe der ELL ablaufende KI-Anwendungen benötigten keine permanente Internetverbindung mehr und seien daher nicht mehr von Netzwerk-Latenzen abhängig, so Microsoft. Da keine Funkverbindung zu ihrem Betrieb nötig sei, verbrauchten solchen autarken KI-Systemen darüber hinaus deutlich weniger Akku-Strom und seien daher deutlich länger Einsatzfähig.

Erste Tests mit Neuronalen Netzen

Die Microsoft Forscher haben die neue Technik bereits erfolgreich auf dem Mini-Computer Rasperry Pi 3 getestet. Dazu komprimierten die Wissenschaftler ein auf Neuronalen Netzen basierendes Modell zur Verarbeitung von Videosignalen. Die komprimierte Variante kommt mit deutlich weniger Systemleistung aus und erreichte in ersten Tests auf dem Rasperry Pi 3 Performance-Gewinne um den Faktor 20 im Vergleich zum unkomprimierten Modell.

Die mit Hilfe der Embedded Learning Library (ELL) optimierten KI-Modelle seien zwischen 10-100 mal kleiner als normal. Um KI auch auf sehr schwachen Microcontrollern wie etwa den sehr billigen ARM Cortex M7 CPUs zu ermöglichen, will Microsoft aber auch komplett neue Modelle entwickeln, die dann 1.000-10.000 mal kleiner sein sollen.

Das Forscherteam experimentierte dafür bereits mit dem auf zwei Kilobyte SRAM beschränkten Arduino Uno. Einfache Aufgaben wie Ja/Nein-Antworten auf Fragen, die Vorhersage von Zahlenwerten für eine bestimmte Datenbasis und automatische Sortierfunktionen seien damit bereits möglich.

Intelligenter Gehstock und Handschuh als erste Prototypen

Zu Testzwecken für solche neuen Modelle entwickelten die Forscher einen intelligenten Gehstock für Sehbehinderte, welcher bei einem Sturz automatisch einen Notruf absendet, und einen intelligenten Handschuh. Dieser sei in der Lage Zeichensprach-Gesten des Trägers automatisch zu erkennen und die Worte über einen Lautsprecher auszugeben.

Microsoft ist mit seiner Initiative für KI für Mini-Rechner aber nicht alleine. Wie im Januar bekannt wurde, arbeitet auch Google an KI-Werkzeugen für Minicomputer. Schon in diesem Jahr will der Konzern eine Reihe von Tools für Rasperry Pi Rechner bereitstellen. Diese sollen Bastlern die Möglichkeit geben, eigene Projekte in Bereichen wie Robotik, IoT, 3D-Druck, Heimautomatisierung oder der Konstruktion von Drohnen umzusetzen.

Bis Microsoft erste KI-Tools herausgibt, wird es sicher noch etwas länger dauern. Neugierige Entwickler können aber bereits jetzt einige Algorithmen zur Kompression und für das Training von KI von der Code-Plattform GitHub herunterladen.