Edge computing e IA: cómo elegir un ordenador industrial

¿Qué es el edge computing?

Edge computing, o computación en el borde, significa procesar los datos donde se generan, en un ordenador junto a la máquina, en el vehículo o en un armario en campo, en lugar de en un centro de datos o en la nube. El ordenador en el borde solo transmite el resultado: una alarma, un valor medido o una imagen de lo que se ha desviado.

• Respuesta rápida: la decisión se toma en la máquina, por ejemplo cuando hay que expulsar un producto defectuoso de la cinta transportadora.
• Menos tráfico de datos: diez cámaras por 4G salen caras, pero una alarma con una imagen fija ocupa poco.
• Funciona sin conexión: el sistema sigue funcionando en una mina, en un barco o en un túnel.
• Protección de datos: las imágenes de personas y los datos de producción sensibles no tienen que salir de la planta, lo que facilita cumplir el RGPD.

La nube suele seguir siendo necesaria. Lo habitual es entrenar el modelo en un servidor potente o en la nube y ejecutarlo en local.

¿Dónde se usa la IA en el borde?

• Fábricas: visión artificial e inspección de calidad que detectan arañazos, piezas que faltan y etiquetas erróneas a plena velocidad de línea, incluso donde las reglas fijas no bastan.
• Mantenimiento predictivo: análisis de vibraciones, corriente y temperatura que avisa antes de que falle un rodamiento.
• Tráfico y seguridad: conteo de vehículos, lectura de matrículas y detección de intrusos en subestaciones y túneles.
• Vehículos, energía y sanidad: cámaras alrededor de maquinaria minera y forestal, inspección de parques solares y análisis de imágenes de ecografía.

¿Cuánta potencia de cálculo necesitas?

Los modelos de IA se ejecutan mucho más rápido en unidades de procesamiento paralelo, como una GPU o una NPU (unidad de procesamiento neuronal), que en un núcleo de CPU normal.

Los módulos Jetson existen en tres tamaños: Orin Nano, Orin NX y AGX Orin. NVIDIA indica desde unas pocas decenas de TOPS para Orin Nano hasta 275 TOPS para el módulo AGX Orin más grande, con un consumo de unos 7 a 60 W.

¿Qué significan los TOPS en la práctica?

TOPS (tera operations per second) indica cuántos billones de operaciones sencillas puede realizar el chip por segundo, normalmente con enteros de 8 bits (INT8). Es un máximo teórico, y cada fabricante cuenta de forma distinta. Algunos suponen cálculo disperso (sparsity), lo que puede duplicar la cifra, y otros suman CPU, GPU y NPU.

Lo que importa es cuántas imágenes por segundo consigue tu modelo con la resolución que necesitas, y con qué latencia. Así que prueba el modelo con tus propias imágenes en un kit de desarrollo o una unidad de muestra, y deja margen para más cámaras.

La cuantización, es decir, convertir el modelo de coma flotante de 32 bits a enteros de 8 bits, suele multiplicar varias veces la velocidad con poca pérdida de precisión. NVIDIA TensorRT e Intel OpenVINO lo hacen por ti.

Cámaras, PoE y refrigeración

Lo más habitual son cámaras IP o GigE Vision con PoE, en las que un solo cable lleva datos y alimentación. PoE según IEEE 802.3af entrega hasta 15,4 W por puerto y PoE+ (802.3at) hasta 30 W, pero el presupuesto de potencia total del ordenador puede ser menor que la suma de los puertos. Los vehículos y los robots suelen usar cámaras GMSL con cable coaxial y conectores FAKRA, que soportan las vibraciones.

Los cálculos de IA generan calor. Un ordenador Jetson sin ventilador se refrigera a través de la carcasa, mientras que un ordenador con una tarjeta gráfica potente necesita ventiladores y una fuente de alimentación grande. Con temperaturas altas baja la frecuencia del procesador, y con ella las imágenes por segundo. Haz las pruebas a la temperatura más alta que tenga que soportar el ordenador. La refrigeración sin ventilador y la alimentación se tratan en nuestra guía de PC industriales.

Software, gestión remota y ciclo de vida

Elige la plataforma de software antes que el hardware. NVIDIA Jetson funciona con JetPack, el paquete de software de NVIDIA con Jetson Linux (basado en Ubuntu), CUDA y TensorRT. Los ordenadores con procesadores Intel suelen usar OpenVINO y pueden funcionar tanto con Windows como con Linux.

Los contenedores, por ejemplo Docker, facilitan cambiar el modelo sin tocar el sistema operativo. Con muchos ordenadores en campo necesitas gestión remota para actualizaciones y supervisión. Planifica también la seguridad: arranque seguro (secure boot), TPM y una red segmentada según IEC 62443.

El hardware de IA evoluciona rápido, pero una máquina se vende durante muchos años. NVIDIA indica que los módulos Jetson Orin estarán disponibles hasta enero de 2032 y el módulo industrial AGX Orin hasta julio de 2033. Pregunta también durante cuánto tiempo se suministrará el modelo concreto de ordenador.

Cinco errores habituales

1. Elegir por los TOPS. La cifra dice poco sobre cómo rinde tu modelo. Prueba con tus propias imágenes.
2. Un presupuesto PoE demasiado pequeño. Las cámaras funcionan en el banco de pruebas, pero se reinician cuando se enciende la iluminación IR por la noche.
3. Demasiadas pocas imágenes de entrenamiento. Una iluminación nueva, la suciedad y nuevas variantes de producto reducen la precisión. Prevé reentrenar el modelo.
4. Usar la IA como función de seguridad. La detección de personas por cámara no sustituye a dispositivos de seguridad certificados como cortinas fotoeléctricas y escáneres láser de seguridad.
5. No tener un plan de actualizaciones. Sin gestión remota, alguien tiene que ir a cada ordenador para cambiar el modelo.

Ordenadores de IA en el borde de SCN

Suministramos ordenadores de IA de marcas como AAEON, Winmate, Arbor Technology y Axiomtek, desde ordenadores Jetson compactos con PoE hasta sistemas con espacio para una tarjeta gráfica de tamaño completo.

Ejemplos de nuestra gama

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre el edge computing y la nube?

Con edge computing, los datos se procesan en local, cerca de la máquina. El borde ofrece una respuesta más rápida y funciona sin conexión, mientras que la nube es adecuada para el entrenamiento y el análisis de muchas plantas.

¿Cuántos TOPS necesito?

Depende del modelo, de la resolución y del número de cámaras. Prueba tu modelo en un kit de desarrollo, mide las imágenes por segundo y elige un ordenador con algo de margen.

¿Puede NVIDIA Jetson funcionar con Windows?

No. Jetson funciona con Linux mediante el paquete de software JetPack de NVIDIA. Si necesitas Windows, elige un ordenador x86 con procesador Intel, si hace falta con tarjeta gráfica o acelerador de IA.

¿Qué diferencia hay entre una GPU y una NPU?

Una GPU es un procesador paralelo flexible para gráficos e IA. Una NPU está hecha solo para cálculos de IA y ofrece un alto rendimiento por vatio, pero admite menos tipos de modelos.