شبیه سازی با ماژول Jetson Orin NX 16GB

معرفی Jetson Orin NX 16GB

Jetson Orin NX 16GB یکی از جدیدترین ماژول ها در حوزۀ هوش مصنوعی است که توسط شرکت NVIDIA تولید شده است. این ماژول از گروه Jetson Orin است و داده های سنگین و محاسبات لبه ای را پردازش می کند. این ماژول پیشرفته دارای حافظه 16GB، مجهز به 1024 هسته CUDA می باشد. Jetson Orin NX، از پردازنده مرکزی (ARM Cortex-A78AE) استفاده می کند و محاسبات سنگین AI تا 100TOPS را پردازش می کند. کاربر می تواند انرژی آن را بین 10 تا 25 وات تنظیم کند که این ویژگی، آن را در زمینه صنعت بسیار کاربردی می کند.

شبیه سازی

استفاده از هوش مصنوعی در حوزۀ پزشکی، صنعت و تولید، نیاز به سخت افزارهایی که قدرت بالا و مصرف پایین دارند را افزایش داده است. این شبیه سازی قبل از تولید و توسعه نقش بسیار مهمی دارد. مهندسان می توانند از این طریق مشکلات را دریابند. شبیه سازی می تواند به کاربر کمک کند از آسیب زدن به سخت افزار اصلی جلوگیری کند. برای مثال اگر یک ماشین هوشمند اشتباه مسیریابی کند، می تواند به محیط اطراف و یا خود سیستم صدمه بزند.
در این بخش می خواهیم به شبیه سازی برای توسعه هوش مصنوعی از طریق ماژول Jetson Orin NX 16GB بپردازیم.

سازگاری Jetson Orin NX 16GB با سیستم عامل های NVIDIA

• Linux
  سیستم عامل Linux از این ماژول کاملا پشتیبانی می کند. شرکت NVIDIA یک سیستم عامل کاربردی به نام لینوکس طراحی کرده است. جدیدترین نسخه لینوکس (36.4.3) است. این نسخه لینوکس، شامل Linux Kernel 5.15 و Ubuntu 22.04 LTS می باشد.
• Jet Pack SDK
  Jet Pack SDK نرم افزاری جامع است که شامل ابزارها و کتابخانه ها می باشد. مهندسان خلاق می توانند با استفاده از این ویژگی به سادگی پروژه های هوش مصنوعی، یادگیری عمیق و بینایی ماشین را انجام دهند. از طرفی Jet Pack با Linux (Ubuntu 22.04 LTS) سازگاری دارد و این محیط می تواند منجر به توسعه Jetson Orin NX شود.
• Yocto

وقتی حافظه و امکانات کمی در دسترس داشته باشید، نرم افزار Yocto به شما کمک میکند نسخه سبکتری از Linux داشته باشید. به این نکته توجه داشته باشید که برای استفاده از Yocto، باید هستۀ لینوکس و درایورهای سخت افزاری (Tegra Graphics Driver و CSI Camera Driver) را خودتان بسازید.

• Android ARM64

از آنجا که Jetson Orin NX یک سیستم با پردازنده ARM و GPU NVIDIA Ampere می باشد، به Android ARM64 این امکان را می دهد تا روی CPU Arm Jetson اجرا شود و نرم افزارهای اندروید را فراهم کند. Arm Cortex و حافظه Jetson با اندروید کاملا سازگار هستند.

• Docker
  docker نرم افزاری است که بدون اینکه سیستم اصلی Jetson را تغییر بدهد، برنامه را در کانتینر اجرا می کند. کانتینرها شامل محیط های مختلفی نظیر Ubuntu ،ROS و ابزارهای AI می شود.

فلش کردن

• ابتدا روی هاست SDK Manager را نصب و سپس اجرا کنید. در این شبیه سازی معمولا نسخه (x.6 Jet Pack) نصب می شود. بعد از باز شدن SDK، می توانید به صورت رایگان حساب کاربری NVIDIA بسازید. بعضی بردها ممکن است به update نیاز داشته باشند تا با نسخه x.6 سازگار شوند.
• برد Jetson Orin NX 16GB را از طریق کابل USB-C به کامپیوتر وصل کنید و مطمئن شوید که در حالت recovery قرار دارد. اگر شرایط ذکر شده برقرار باشد در SDK Manager، برد به عنوان دستگاه شناخته می شود. اگر شناسایی موفق باشد در SDK تصویری مشابه با ماژول ظاهر می شود.
• در صفحه SDK Manager، دو بخش اصلی SDK Components و Jetson OS (BSP) Image وجود دارد. با کلیک کردن روی OS (BSP) می توان سیستم عامل اصلی را روی برد Jetson نصب کرد. BSP نرم افزاری است که شامل لینوکس و درایورهای سخت افزار می باشد. BSP Image را انتخاب کنید و سپس روی کلمه install یا flash کلیک کنید. SDK لینوکس را روی Jetson بارگذاری می کند.
  وقتی فرایند فلش کردن تمام می شود، SDK Manager پیام موفقیت آمیز بودن نصب را ارسال می کند.
• بعد از اینکه Jetson Orin NX 16GB را فلش کردید، برد روشن می شود و وارد محیط Linux می شود. به این مرحله first boot می گویند. بعد از این مرحله می توانید از Nvidia – jetpack روی دستگاه استفاده کنید.

نصب و تنظیم ROS2 روی Jetson Orin NX 16GB

فضای لینوکس برد، تمامی ویژگی های Ubuntu 22.04 را دارد و برای AI بهینه شده است. حالا باید نسخه ای از ROS2 را نصب کنید که با Ubuntu 22.04 سازگاری داشته باشد. Hawksbill و Iron نسخه های سازگار با این سیستم هستند که باید باتوجه به معیارهای مشخصی انتخاب شوند:

• Hawksbill برای پروژه های پایدار توصیه می شود و قابلیت پشتیبانی طولانی مدت دارد. Iron نسخه به روزتری است اما ممکن است بعضی نسخه ها از آن پشتیبانی نکنند.  ROS2 Humble Hawksbill به طور کامل از Jetson Orin NX 16GB پشتیبانی می کند و می تواند گزینه مناسبی باشد.
• <distro> را با نسخه ROS2 موردنظر خود جایگزین کنید.

جهت اطلاعات بیشتر به سایت مراجعه کنید.

شبیه‌سازی با Isaac Sim و اتصال ROS2

• کاربران ویندوز و لینوکس می توانند از طریق Launcher، این نرم افزار را نصب کنند. Isaac Sim یک نرم افزار شبیه سازی رباتیک است که به طراحان و مهندسان امکان آزمایش ربات ها را می دهد. از طرفی کاربران پیشرفته می توانند با نصب native روی لینوکس به نرم افزار Isaac دست یابند. Isaac Sim با نسخه 3.11 پایتون و ROS2 کار می کند. حالا از داخل Isaac منوی extension شده و ROS2 Bridge را فعال کنید.
• این افزونه به Isaac امکان می دهد به صورت مستقیم با ROS2 nodes، روی کامپیوتر یا ماژول Jetson ارتباط بگیرد. فعال کردن Extension به کاربر این اجازه را می دهد تا بتواند Publisher، Subscriber و Topic های موجود در ROS2 را به شبیه ساز متصل کند. فعال سازی ROS2 Bridge در Isaac، از طریق Docker هم امکان پذیر می باشد.
• حالا باید برای Jetson، یک فضای کاری ایجاد کنید. هر پکیج باید توانایی ارسال و دریافت داده‌ها از طریق Publisher و Subscriber را داشته باشد.

• حالا با ساختن یک node publisher، ماژول می تواند پیام را ارسال کند.

• ایجاد Subscriber Node: با نوشتن یک Subscriber، می توان داده های منتشر شده را دریافت کرد.

توسعه الگوریتم ها

بعد ازاینکه ارتباط لازم بین Jetson Orin NX 16GB و شبیه ساز برقرار شد، می توان الگوریتم های رباتیک را آزمایش کرد. یکی از اهداف اصلی اجرای SLAM، قابلیت نقشه برداری و تعیین موقعیت صحیح ربات به صورت همزمان است. ربات باید بتواند بدون برخورد به موانع حرکت کند و مسیرهای بهینه را پیدا کند.
از طرفی Navigation2 برای ربات ها مسیرهایی طراحی می کند که بدون برخورد به موانع به مقصد برسند. داده های تصویری تولید شده در شبیه ساز را می توان با SDK پردازش کرد. این کار باعث می شود تا تشخیص اشیا روی Jetson Orin NX تست شود. این ماژول بهترین گزینه برای آزمایش الگوریتم هاست. مهندسان می توانند از طریق این ماژول، ایده های خود را بدون نیاز به سخت افزار واقعی شبیه سازی و تست کنند. با استفاده از Jetson Orin NX 16GB، کاربر Ubuntu 22.04 و ROS2 را در اختیار دارد.