Virtual Reality, Künstliche Intelligenz und Vermessung mit Drohnen: Mit den multi-GPU CELSIUS Workstations von Fujitsu

CADplace besuchte das Fujitsu Forum 2016. Insgesamt besuchten über 12.500 Gäste aus 83 Ländern die Veranstaltung in München. Ein Highlight im Jahr, nicht nur für Fujitsu-Kunden. Es war ein Augenschmaus was im Demo Center an Multi-GPU-Anwendungen präsentiert wurde.  Von der Business VR-Vorführung bis zur 3D-Photogrammetry-Lösung, oder der AI-basierten Engineering-Unterstützung, Der Trend war klar zu erkennen: High-End-Multi-GPU-Workstations. 

Fujitsu Celsius VR-Ready Workstations

Der Markt für Virtual Reality scheint, nach Angaben der Workstation-Experten bei Fujitsu, zu wachsen. Die Kombination aus leistungsstarken Workstations, schnellen professionellen Graphiken und sehr leistungsstarken Head-Mounted Displays (HMD) für virtuelle Realität hat zum einen die Anzahl der Nutzer von VR gesteigert, aber auch die Kosten für eine professionelle VR Lösung gesenkt. 

Natalie Walther, Global Product Marketing Manager der CELSIUS workstations, erklärt, dass virtuelle Realität in Industrieanwendungen nichts neues ist, aber dass mit den Entwicklungen in Software und Hardware der letzten Jahre der Markt gewachsen sei. 

Sie erklärt, dass VR für einen ganzheitlichen Entwicklungsansatz steht, der sehr wertvoll für eine Anzahl unterschiedlicher Industrien sein könnte, wie Industrien, Automobilbranche, Luft und Raumfahrt, Architektur, Manufaktur, Gesundheitsfürsorge und Konsumgüter.

Für ein angemessenes VR-System gibt es vier entscheidende Faktoren, auf die geachtet werden muss.

Der offensichtlichste Faktor ist das Display System. Es muss eine 3D-Umgebung in einem physikalischem 3D-Raum nachbilden können. Für viele Anwendungen braucht man dafür einen physikalischen 3D-Raum, in dem die 3D-Welt in Stereo-Bildern an die Wände, den Boden und manchmal sogar an die Decke projiziert wird. Die Nutzer müssen 3D-Stereo-Brillen tragen, und das System muss auf die die Bewegung des Nutzers folgen können.

Eine umsetzbare und bezahlbare Alternative ist heutzutage das Tragen eines "kopfmontierten Displays", also einem Head Mounted Display (HMD).In einer industriellen VR-Umgebung ist es wichtig, ein HMD von guter Qualität zu haben. Das Display muss eine sehr hohe Wiederholungsrate von 90 Hz oder mehr verarbeiten können, es muss ein Sichtfeld von 110 Grad oder mehr haben, und es muss bequem zu tragen sein. 

Natürlich ist die Software ein kritischer Teil von einer VR Lösung. Die Softwareumgebung muss nicht nur die Design- und technische Umgebung mit leichter Einarbeitung der Daten von den CAD- und PLM-Systemen unterstützen, sondern auch eine qualitativ hochwertige VR-Grafikumgebung liefern. Dies bedeutet typischerweise eine Integration der Designdaten von anderen Programmen in eine spezialisierte VR-Maschine. Fujitsu präsentierte auf dem Forum die VR-Technologie der Münchener Firma Innoactive. 

Es ist daher nicht überraschend, dass die Grafikkomponente entscheidend ist. VR-Umgebungen brauchen mehr als 90 Bilder pro Sekunde für zwei Augen. VR-Umgebungen in der Industrie erfordern sehr hohe Anforderungen an die Grafikperformance.

Last-but-not-least, eine High-Performance-VR-Umgebung benötigt eine High-Performance-Workstation, die das HMD, die VR-Anwendungen und die Grafikperformance zu einer richtigen virtuellen Darstellung zusammenführt. Fujitsu und Nvidia haben sich zusammen getan und zwei “VR-Ready” Grafik-Workstations entwickelt. Eine ist die Celsius M740 Workstation, die mit zwei High-Performance-Quadro-Grafikkarten von Nvidia ausgestattet werden kann. Die andere ist die Celsius R940, eine Dual-CPU-Workstation, die mit drei Ultra-High-Performance-Quadro-GPUs von Nvidia konfiguriert werden kann, zum Beipiels mit der Quadro P6000 mit 24 GB On-board-Grafikspeicher.

Zusammengefasst verbindet eine professionelle VR-Umgebung professionelle Engineering-Software und Design-Daten mit VR-Grafik-Prozessoren innerhalb einer Workstation und professionellem HMD. Solch eine VR-Umgebung liefert hohe Bildraten mit komplexem Konstruktionsdaten. 

Künstliche Intelligenz in der Konstruktion

Welcher Ingenieur träumt nicht von einer intelligenten und schnellen, aber nicht zu viel redenden Hilfskraft? Dies könnte bald Realität werden, denn Fujitsu plant eine künstliche Intelligenz-Technologie für die Fujitsu Engineering Cloud-Dienstleistungen 2017.

Serban Georgescu gab einen ersten Einblick in diese Technologie, die von den Fujitsu Laboratories stammt. Bei einem Beispiel wird die Design-Fachkenntnis in eine Lernumgebung für Maschinen integriert. Die Lösung am Display bestimmt die optimale Anzahl an PCB-Schichten abhängig von den Design Anforderungen. Ein anderes Beispiel für mechanische Konstruktion ist eine Lösung die das Lernen von Maschinen benutzt um Bauelemente von einem Design erkennen zu können. 

Der Lernprozess nutzt Millionen unterschiedlicher Bilder um einem neuralen Netzwerk beizubringen, ähnliche Teile an einem Beispiel zu erkennen. Das System identifiziert ähnliche Teile, durch die Nutzung von Kamera Bildern und zeigt diese Informationen dem Ingenieur in Echtzeit. Sowohl der Lernprozess als auch die Schlussfolgerung nutzt Nvidia-GPUs, um das künstliche Intelligenzsystem zu beschleunigen. Die Technologie-Präsentation von Fujitsu sollte ihren Weg zu den Fujitsu Engineering Cloud-Dienstleistungen im Laufe diesen Jahres finden.

Selbstständige Dronen vermessen 3D-Terrain

Ein anderes Beispiel für hochleistungsfähige Grafik-Workstations ist beispielsweise das Umwandeln von Grafikbildern in 3D-Geometriedaten für GIS-Software. GeoMon bietet diesen Service mit selbst steuerbarer Drone, 3D-photogrammetrische Software, und Nvidia-Quadro-basierte Celsius-Workstations. 

GeoMon Kunden, die in der Bau- und Bergbaubranche arbeiten, profitieren von Zeit und Kostenersparnissen. Die Datenaufnahme der Drone ist sehr schnell – sogar für größere Flächen. Das Verarbeiten für ein typisches Projekt, das ca. 2500 Bilder hat, kann innerhalb von 24 Stunden mit einer einzigen GPU fertig sein. Diese Zeit könnte mit der Nutzung einer zweiten GPU halbiert werden, und mit einer dritten GPU verdreifacht werden. 

Größere Projekte, die mehr als 10.000 Bilder haben, würden ohne GPU über eine Woche zur Verarbeitung brauchen. Fügt man drei leistungsstarke Nvidia-Quadro-Grafikkarten ein, reduziert sich die Zeit, laut GeoMon, um einen Faktor von 7 bis 8. Sascha Heising, CTO von GeoMon, schilderte die integrierte Lösung der Dronen, der Software und der Workstation. Die Firma empfiehlt typischerweise die stärksten Celsius-Workstations, die Celsius R940, mit einer, zwei oder sogar drei Nvidia-Quadro GPUs, zum Beispiel NVIDIA Quadro P6000 

Die CADplace-Perspektive

Virtuelle Realität, künstliche Intelligenz, und GPU-verstärkte Herausforderungen erweitert die Marktforderungen für Grafik-Workstations. Die Fujitsu-Celsius-Familie liefert Hochleistung für Workstation-Anwender mit Unterstützung von Nvidia-Quadro GPUs und anderen hochwertigen Technologien. Jede dieser Lösungen wurde für zwei Tage im Fujitsu Forum 2016 in München präsentiert.

Terminblocker fürs nächste Jahr

Fujitsu möchte Sie dazu einladen, sich in diesem Jahr den 8. bis 9. November für das Fujitsu Forum in München freizuhalten. Fujitsu heißt jeden Interessierten willkommen, der die größte IT-Messe in Europa live erleben will. Ein idealer Treffpunkt, um neue Produkte und Technologien kennenzulernen, aber auch Themen direkt mit Ingenieuren, Produkt-Managern und Marketing-Managern von Fujitsu zu besprechen.