第八届集创赛杯赛题目——算能杯
算能杯
一、杯赛题目：基于TPU芯片的边缘计算系统设计
二、参赛组别：A组、B组
三、赛题背景：
随着人工智能和物联网技术的深度融合，我们正迅速步入一个智能化的时代，为各种设备和系统提供了无限的可能性。在这个变革性的交汇点上，我们的比赛将聚焦于TPU芯片的边缘计算系统设计。
我们期待参赛者们能够充分利用TPU算力，推动边缘设备智能化应用的创新和发展，在兼备AI系统创新性、实用性和复杂性的同时，鼓励将大语言模型、边缘计算等AI新兴技术应用于不同场景和垂直领域。
四、赛题任务：
基于算能TPU硬件，实现AI系统的软硬件设计，创新算法与新应用，方向包括但不限于智能家居、穿戴设备、机器人等领域，设计中包含至少一项机器视觉或大语言模型的AI应用。
具体要求：
创新性：参赛作品需体现出明显的创新思路，结合机器视觉、大语言模型在内的人工智能当前热点技术提升用户体验。
实用性：作品需要在算能产品上实现部署，产品在功能性、完整性和实用性可以满足用户实际使用，具备一定商业价值。
复杂性：鼓励作品具备丰富的可扩展性，能够与多种AIOT设备或传感器结合，并实现设备之间的智能互联互通。
五、技术资源及参考资料
1. TPU-MLIR快速入门手册：https://doc.sophgo.com/sdk-docs/v23.05.01/docs_latest_release/docs/tpu-mlir/quick_start/html/index.html
2. 示例模型仓库地址：https://github.com/sophon-ai-algo/examples
3. TPU-MLIR官方仓库地址：https://github.com/sophgo/tpu-mlir
4. SOPHON-SAIL开发手册：https://doc.sophgo.com/sdk-docs/v23.05.01/docs_latest_release/docs/sophon-sail/docs/zh/html/
5. 【AI编译器】TPU-MLIR环境搭建与使用指南：https://www.sophgo.com/curriculum/description.html?category_id=43
6. Milk-v duo技术文档： https://milkv.io/docs/duo/overview
7. Milk-v duo论坛和案例： https://community.milkv.io/c/duo/5 & https://forum.sophgo.com/t/about-the-cv1800b-duo-category/41
8. 少林派开发板实战课：https://www.sophgo.com/curriculum/description.html?category_id=6
9. 算能开发者论坛：https://forum.sophgo.com
10. 往届集创赛算能优秀作品分享：https://www.sophgo.com/case-center/index.html?type=&orient=&source=竞赛&in_detail=0
六、竞赛阶段及提交内容：
1. 设计报告：提交电子文档一份（DOC/PDF），包含系统工作原理与关键技术原理分析（基本概念、处理流程等）、系统体系结构设计（结构选择、模块划分、技术选型、接口描述）、详细设计与实现（开发板连线图、软件流程图、关键代码分析等）、系统测试与分析（关键技术执行时间测试与分析、整机执行时间测试与分析、系统功能与其它性能测试与分析）。
2. 软件源代码：提交带注释的源代码打包文件（包含未做加速的源码，以及做了加速处理的源码）等，要求与设计报告中的详细设计一致。
4. 演示视频：提交演示视频一份（MP4格式），时长控制在5分钟以内；视频主要展示系统实现的全流程、加速优化思路及加速前后效果对比；视频讲解清晰完整，演示过程流畅，数据展示有说服力。
七、评分标准：
项目 | 内容 | 分值 | 评分要求 |
方案设计阶段 (20分) | 系统工作原理（工作流程）分析、关键技术/算法原理分析 | 10 | 设计一个完整的、可实现的应用场景，系统工作原理阐述清楚，关键技术或算法原理分析到位 |
体系结构设计（架构设计：结构选择、模块划分、技术选型、接口描述等） | 10 | 结构选择合理，模块划分明确，关键模块技术选型好，模块接口描述清晰；结构同时兼备复杂性、实用性和创新性 | |
系统实现阶段 (45分) | 硬件详细设计与构建（基于开发板的硬件连线示意图、实物图） | 10 | 硬件连线示意图清晰明了，实物图示说明详细 |
边缘计算应用场景的创新性 | 5 | 0~2分：算法使用了TPU或RISC-V处理器算力，能够实现市面上一些传统的主流算法应用 3~5分：作品涉及的应用场景有别于传统的业务场景，有助于发掘TPU或RISC-V处理器的新应用场景 | |
算法的创新性 | 5 | 0-2分：使用算能已经支持的模型，只更换数据集完成模型训练 2-3分：能使用业内常用算法，针对任务进行微调，重新设计训练过程或网络结构 4-5分：在特定任务上，准确性或推理速度优于业内常用算法 | |
系统功能实现与可扩展性 | 25 | 0-8分：不使用其他外设，设计一个完整的系统 8-15分：作品在满足特定功能的前提下，具备接口扩展、功能扩展、应用扩展等多层面的延伸性。在提供的开发板之外增加了外设 15-20分：系统结构完整，工作负载稳定可靠，具备独特创新性，算法或应用具备创新性。在模拟场景中实现了部署 20-25分：能从系统的角度，详细考虑到系统方案的商业使用等，使其可以在真实场景中进行部署，实现落地 | |
作品及输出形式 (35分) | 详细的方案设计文档、硬件电路、软件代码等内容 | 15 | 设计方案合理、逻辑清晰 软件代码规范、完整 模块设计内容详细、充分 |
汇报PPT、演示视频 |
10 | 现场答辩和问答表现，PPT讲解清晰流畅 演示视频效果，基本功能演示正确 | |
现场演示系统 |
10 | 现场演示硬件和软件系统完整性和功能性，要求兼备复杂性、创新性和实用性 |
八、参赛平台
CV1800B/SG200x 系列开发板是基于算丰CV1800B/SG200x芯片所设计的开源硬件，能够同时运行基于LINUX和RTOS的操作系统，为专业人士、工业OEM企业、物联网爱好者、业余爱好者、DIVers和创作者提供了一个可靠、低成本且极具功能的平台。这些芯片已经成功在OpenEuler、ArchLinux、Fedora、Debian、OpenWRT、FreeRTOS、AliOS、RT-Thread等10余个操作系统完成移植以及实现opencv-mobile、ncnn、SQLite等软件栈的适配，同时支持50多种传感器。
Duo Specification | Duo 256 Specification | Duo MINI Specification | LicheeRV Nano Specificatio | |
Key Features | Description | Description | Description | Description |
Processor | SOPHON CV1800B （1 core@1GHz + 1 core@700MHz） | SOPHON SG2002 （1 core@1GHz + 1 core@700MHz） | SOPHON SG2000（1 core@1GHz + 1 core@700MHz） | SOPHON SG2002（1 core@1GHz + 1 core@700MHz） |
Memory | DDR2 64MB | DDR3 256M | DDR3 512M | DDR3 256M |
Storage | 1xMicro SD slot,1xSDNAND solder pad | 1xMicro SD slot,1xSDNAND solder pad | 1xMicro SD slot,1xSDNAND solder pad | 1xMicro SD slot,1xSDNAND solder pad |
USB | 1xType-C for data and Power,1xUSB2 solder pad | 1xType-C for data and power,1xUSB2 solder pad | Type-C *1 for power,USB2.0 for data | 1 x USB2.0 OTG Type-C |
Camera | 1x 16P FPC connector (MIPI CSI 2-lane) | 1x 16P FPC connector (MIPI CSI 2-lane) | FPC connector*2 | - |
GPIO | 26 Pins available for general purpose I/O (GPIO) | Several GPIOs | 2 x 14pin | |
Size | 21mm x 51mm | 21mm x 51mm | 43mm*43mm | 22.9 x 35.6mm |
2. Radxa Fogwise 1684X Mini 微服务器
Radxa Fogwise 1684X Mini微服务器搭载算智算处理器BM1684X，拥有高达32Tops INT8峰值算力，16GB LPDDR4X 内存和64GB eMMC。支持主流编程框架（包括 TensorFlow, Caffe, PyTorch，Paddle, ONNX, MXNet, Tengine, and DarkNet），工具链完备易用度高，算法迁移代价小。支持边缘端部署ChatGLM2-6B、AIGC、Llama2、SAM、Whisper等超大参数模型。无需昂贵的硬件设备和繁琐的配置环境，一根网线即插即用，大大降低使用门槛，保障数据的安全和隐私。可广泛用于教育、文旅、工业、园区、物联设备等。
Radxa Fogwise 1684X Mini Specification | ||
Key Features | Description | |
Processor | SOPHON BM1684X | |
AI Computing Power | Up to 32TOPS@INT8 Up to 2TFLOPS@FP32 | |
Multimedia | Video Decoding | H.264/ H.265:1080P@800fps |
Video Encoding | H.264/ H.265:1080P@300fps | |
Memory | Interface | LPDDR4x 128bit 68.256GB/s |
Max. Capacity | 16GB | |
Storage | Support Onboarde MMC storage options of 32GB, 64GB, and 128GB | |
USB | 2x USB 3.0 Host Type‐A Port 1x USB USB Type‐C Debug UART 1x USB USB Type‐C 12V Power | |
Interfaces | 2x Gigabit Ethernet 1x 2‐Pin Speaker(SPK) Interface 1x 6‐Pin Microphone(MIC) Interface 1x TF Card Slot 1x 4‐Pin Fan Header 1x M.2 E Key Connector for WiFi&BT 1x M.2 M Key Connector for NVMe SSD | |
少林派开发板是一款基于BM1684的约20TOPS算力开发平台，以BM1684作为核心器件，核心芯片全自主可控，提供超强算力+多路视频编解码能力。支持3路mini-PCIe，4路USB。可扩展多种外设模块。可以根据场景需求实现最优配置，最合理成本，最优能耗，最优功能选择。硬件生态丰富，可连接的外设多样。支持丰富的软件开发生态体系，支持主流深度学习框架。“少林派”核心板可以扩展屏幕、键盘、鼠标、摄像头、耳机、VR等各种设备。可以在“少林派”上DIY一个全场景的边缘计算工作站，实践各种AI实验。也可以嵌入到无人车和无人机中，实现移动终端的边缘计算。
Shaolin Pi Specification | ||
Key Features | Description | |
Processor | SOPHON BM1684 | |
AI Computing Power | Up to 17.6TOPS@INT8 Up to 2.2TFLOPS@FP32 | |
Multimedia | Video Decoding | H.264/ H.265:1080P@960fps |
Video Encoding | H.264/ H.265:1080P@50fps | |
Memory | Interface | LPDDR4x 128bit 68.256GB/s |
Max. Capacity | 16GB | |
USB | 2xUSB3.0,4xUSB2.0 Supports USB to CAN, Lora, Bluetooth | |
Ethernet | 2x Gigabit Ethernet | |
SATA | 1x M.2 SATA | |
HDMI | Support HDMI high-definition display interface | |
MiniPCIE | Supports onboard MiniPCIE interface; Supports MiniPCIE to HDMI, WiFi+Bluetooth,5G,4G, and GPIO; Support for external FPGA expansion | |
Size | 163mm x 112mm | |
九、参赛资源说明
由于该开发板价格低廉，因此本开发板仅支持自主购买：
l Duo系列开发版购买链接：https://ewmmz.xetslk.com/s/7O7GA；
l LicheeRV Nano系列开发板购买链接：https://sipeed.com/licheerv-nano
2. Radxa Fogwise 1684X Mini 服务器
(1) 该硬件算能将提供30个产品借测机会，报名完成后（不必等到报名截止时间）即可申请Airbox，公司根据情况评估后将在3月份开始寄送板卡，公司将组织工程师对参赛者使用板卡情况进行培训答疑；
(2) 微信添加算能小助手（见文末），填写申请表，并将报名截图和联系方式发送给小助手；
(3) 申请开发板的队伍需要缴纳400元押金，并保证赛程结束后的10个工作日内完整归还；
(4) 如拿到板卡后未成功参赛，需尽快退回板卡，并保证板卡完好无损，公司将退还押金。
(1) 报名完成后（不必等到报名截止时间）即可申请少林派开发板，公司根据情况评估后将在3月份开始寄送板卡，公司将组织工程师对参赛者使用板卡情况进行培训答疑；
(2) 联系硬十小助手（微信号：STEAM_HZ），并将报名截图和联系方式发送给客服。客服邮箱：yingshi_mm@hw100k.com；
(3) 申请开发板的团队需要提交押金800元，并保证赛程结束后的10个工作日内完整归还；
(4) 如拿到板卡后未成功参赛，需尽快退回板卡，并保证板卡完好无损，公司将退还押金。
注意：每支队伍仅能申请一块开发板或盒子。
十、其他注意事项：
1. 每个团队只能选择一款参赛平台硬件进行参赛。
2. 参加企业命题杯赛的作品，比赛结束后若进行开源分享（可不公开核心设计源码），可获得企业额外开发板奖励和算能500积分礼包。
3. 大赛组委会和杯赛企业对参赛作品提交的材料拥有使用权和展示权。
4. 参赛项目可以参考现有公开发表的文献和论文内容，但应当在技术论文和答辩PPT中注明来源，且不能将参考的内容作为自己作品的创新部分。
扫码添加算能小助手
（请参赛团队务必添加报名杯赛的答疑钉钉群中，以便及时获取杯赛最新通知及进展，群号码及入群方式：点击查看）
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