Главная » Статьи » Разное » Есть мнение

23 июня 2022, в San Jose, CA, пройдет Grand Final одного из ключевых международных соревнований по проектированию на FPGA – www.innovatefpga.com. Накануне этого важного события хотелось бы поделиться с аудиторией своими соображениями по поводу этого конкурса: каким он был, чем стал, и почему так произошло.

Введение

Я являюсь давним поклонником этого соревнования, много лет участвовал в нем (сначала как студент, потом как supervising professor of student teams и даже как член в judge committee); постоянно отслеживаю его результаты, собираю интересные материалы, наблюдаю за развитием конкурса.

В свое время данный конкурс был чуть ли не единственным способом для студентов и аспирантов из developing countries заиметь собственную отладочную плату компании Terasic с чипом Altera (сейчас Intel FPGA). Дело в том, что участникам соревнований, которые подали свой проект и в установленный срок смогли на достаточном уровне описать его Technical Proposal, компания Terasic вручала отладочную плату уровня De1-SoC / De10-nano стоимостью около 200$! (В 2019 году это даже была Starter Platform for OpenVINO™ Toolkit стоимостью около 500$ (!).) Для студента, интересующегося digital design, это очень полезное оборудование. Поделюсь собственным опытом: за 3–4 года участия в этих соревнованиях и других активностях в Altera Education Program я собрал достаточно оборудования, чтобы, будучи уже молодым преподавателем, создать собственный кружок электроники и начать внедрять изучение FPGA в учебный процесс, результаты чего не заставили себя долго ждать, были замечены на уровне руководства вуза и сейчас воплотились в полноценную исследовательскую и проектную лабораторию, через которую ежегодно проходят сотни студентов, обучающихся на сотнях различных development boards c FPGA и другом оборудовании. А все начиналось со студенческого проекта!

Что из себя представляет конкурс

Преимуществом конкурса всегда были достаточно прозрачные и понятные правила, адекватные сроки прохождения этапов и честное рецензирование работ.

Обычно осенью объявлялся конкурс, на сайте конкурса открывалась регистрация, и участники могли в течение месяца подать свою Technical Proposal (High-level project introduction and performance expectation, Block diagram, Expected sustainability results, projected resource savings). На этом этапе отсеивались пустые проекты и совсем не подходящие под тематику конкурса. Те, кто соответствовал требованиям, проходили в Semi Final, и им высылали платы, а также, возможно, дополнительные платы расширения. Пройти на этот этап уже было серьезным достижением, потому что судейство было строгим. Здесь, конечно, не всегда все было гладко: например, в 2015 г. одна из моих команд ждала De1-SoC плату почти 6 месяцев, пока она из Тайваня почему-то приехала к профессору в Германии, пролежала там несколько месяцев, и только пройдя по цепочке нескольких менеджеров конкурса, мы смогли найти ее и вызволить. Конечно, ни о каком продолжении участия в конкурсе в том году не было и речи, но тогда мы на многое и не рассчитывали – главной задачей было получить передовую на то время плату, которая очень пригодилась для наших внутренних проектов.

После того как команды получали платы, у них было 4–5 месяцев на разработку своего проекта и представление Technical paper (High-level project introduction and performance expectation; Block diagram; FPGA virtues demonstrated by project; Functional description and implementation; Performance metrics; Sustainability results, resource savings achieved; Conclusions). На этом этапе уже другая судейская комиссия отбирала среди команд несколько десятков проектов, которые попадали в Regional Final. Попасть сюда было не просто, но тоже реально, если проект был хорошо проработан и адекватно представлен. В принципе, на этом этапе описание проекта уже годилось как черновик для статьи в научный журнал или на научную конференцию среднего уровня, чем многие команды и пользовались, «убивая двух зайцев».

Далее командам в течение месяца надо было окончательно доработать проект на основе обсуждения в открытых комментариях к проекту и замечаний, присланных от judge committee; надо было представить Demonstration (Video demonstration; Description of theory, function, and performance of design), а также publicly shared Project source code.

В результате команды получали Gold / Silver / Bronze /Iron / Excellence award с сертификатами, денежными призами, медалями и платами; Gold award команды ехали на Grand Final (обычно 1–3 финалиста).  

Здесь следует отметить, что конкурс изначально имел разделение на Европейское подразделение (InnovateEurope) и Азиатское (InnovateAsia), у которых даже были отдельные сайты. Сейчас конкурс объединен на одной платформе и разделен на Americas, APJ, EMEA и Greater China регионы. Я больше всего следил за Европейским регионом (EMEA) и за USA. Этап Grand Final проходил среди финалистов из всех регионов.

Русские на InnovateFPGA

Российские команды всегда были хорошо представлены в европейской секции конкурса и играли там весомую роль. Ежегодно с 2010 годов я наблюдал по 5 и больше проектов от команд из России, Украины, Белоруссии и других стран. Апогеем участия российских команд в InnovateFPGA стали 2018 и 2019 гг.

В 2018 г. в региональном конкурсе российские команды заняли 1 (Gold) и 2 (Silver) места, а команда из Украины – 3 (Bronze).

В 2019 г. – 1 (Gold), 2 (Silver) и 3 (Bronze) места – получили российские команды; и это не удивительно: в секции EMEA из 61 участвовавших команд было около 20 русскоязычных команд (10 – из МИЭМ НИУ ВШЭ).

Проблемы конкурса

На мой взгляд, главной проблемой конкурса InnovateFPGA является отсутствие постоянной команды, которая его ведет. Поскольку, как я понимаю, данный конкурс не является основным бизнесом ни для Terasic, ни для Altera в прошлом, ни для (тем более) Intel FPGA сейчас, его реализация во многом зависит от размера команды, которая его проводит, и, соответственно, финансирования. Из общения с организаторами это очень заметно. В какие-то годы его проводили сотрудники различных подразделений Terasic, явно совмещая эту работу с основной. Из года в год постоянно менялся сайт конкурса, формат и направления соревнований. Из-за этого, к сожалению, результаты и отчеты по проектам прошлых лет оказались утерянными – а ведь там были очень интересные идеи и наработки, которые могли бы использовать как академические команды в учебных целях, так и небольшие инди‑коллективы разработчиков, что способствовало бы увеличению популярности этого конкурса и развития digital design в целом. Появление на конкурсе новых участников затруднено, поскольку они не могут опереться на предшествующий опыт и увидеть, каковы были проекты-финалисты. Данное обстоятельство не способствует увеличению среднего уровня проектов, а также заведомо дает преимущество тем командам, которые участвуют в конкурсе не первый год.

Из-за проблем с финансированием конкурс в отдельные годы вообще не проводился, и его анонс становился неожиданностью. Реклама конкурса велась бессистемно: т.е. команды, например, не могли заранее подготовиться к конкурсу, и не всегда была понятна его тематика. Вокруг конкурса не формировалось постоянное комьюнити, помнили о нем только его большие фанаты.

И только период относительной стабильности (с 2015 по 2019 гг.), когда соревнования проходили каждый год, а требования и формат особо не менялись, позволил несколько выправить ситуацию, при этом количество участников и качество проектов начало расти.

Covid-19 и новая «зеленая» повестка

И вот наступил кризис, вызванный ограничениями в связи с Covid-19. Все закрылось, и мы остались на 2 года без InnovateFPGA. Хотя я активно агитировал студентов и готовил их к участию в конкурсе, анонса все не было, а коллеги-организаторы на письма не откликались.

Наконец, в конце лета 2021 г. пришел долгожданный анонс! Обновленный сайт, новые партнеры в лице Microsoft, и… полнейшее разочарование и непонимание.

Вот что было написано в объявлении конкурса: “Demand for computing power continues to explode. The InnovateFPGA Design Contest seeks to explore solutions that reduces environmental impact and the demand that we place on the planet’s resources. Today, we are applying our resources to deliver on bold goals. And we’re not doing it alone: We invite teams to develop solutions that will have a real-world impact based on Intel Edge-centric FPGAs”.

Также среди требований было: “Contestants will utilize the Terasic DE10-Nano FPGA Cloud Connectivity Kit, with Analog Devices plug-in cards, and connected to the cloud using selected Microsoft Azure Cloud Services”.

Т.е. участников поставили в довольно узкие рамки проектов, с помощью которых следовало неотложно спасать планету и при этом обязательно использовать Microsoft Azure Cloud Services. Такое совмещение обрезало огромное количество вариантов сугубо инженерных проектов, сводя все к сельскохозяйственной тематике, да еще и требуя от разработчиков знаний в обработке больших данных с помощью такого мощного, но довольно специфического инструмента, как Microsoft Azure. К тому же, как отметили некоторые участники конкурса, к Azure предоставлялся пробный доступ всего на 1 мес.

Как итог – значительное снижение количества участников. В секции EMEA формально была 41 заявка, но реально заполнено – около 30. Довольно однотипная тематика, преимущественно посвященная экологии, и, конечно же, Covid-19.

Забавно было следить за интересным по сути проектом Jaguar https://www.innovatefpga.com/cgi-bin/innovate/teams.pl?Id=AS023, представляющим TinyML Neural Network accelerator for CPU, разработчики которого пытались притянуть проект к тематике конкурса тем, что «снижение энергопотребления AI чипов позволит снизить выбросы CO2 в мире». Естественно, такой проект не прошел дальше Semi Final.

Настолько же формально выполнялось и требование использовать Microsoft Azure. Во многих проектах разработчики решили о нем просто забыть, а другие использовали его чуть ли не как просто облачное хранилище данных, максимум – для визуализации, при этом реализация тяжелых вычислений (вроде нейронных сетей) осуществлялась на ПЛИС, а не теми средствами, на которые рассчитывали организаторы конкурса. И только некоторые проекты действительно использовали всю мощь инструментария Microsoft Azure по анализу и обработке данных, а также Azure IoT.

Значительно снизилось и общее качество проектов. Даже среди финалистов в секции EMEA, на мой взгляд, внимания заслуживает только проект «A smart underwater microbial delivery system for coral reef habitat recovery» https://www.innovatefpga.com/cgi-bin/innovate/teams.pl?Id=EM043. (Другие два явно не дотягивают до его уровня.) Например, «smart farm system» https://www.innovatefpga.com/cgi-bin/innovate/teams.pl?Id=EM012 – как по представлению, так и по содержанию – выглядит как неопрятная поделка студента 1 курса. Другой проект «CO2 gas sensor for air quality monitoring» https://www.innovatefpga.com/cgi-bin/innovate/teams.pl?Id=EM034 гораздо лучше, но я так и не понял, где в нем используется Azure.

В остальных секциях ситуация приблизительно та же.

Также снизилась и общая активность участников; в комментариях к проектам практически нет обсуждения, кроме однотипных комментариев с одного и того же аккаунта с поздравлением о выходе в финал.

Российских проектов в этом году, можно сказать, не было, зато очень неприятно удивила халатность модераторов, которые позволили нескольким проектам использовать площадку конкурса для недостойных политических высказываний и размещения спамных ссылок на несвязанные с конкурсом ресурсы.

Выводы

Таким образом, вынужден констатировать, что некогда хороший конкурс для инженеров и студентов, увлекающихся ПЛИС (являющийся потенциально мощнейшим инструментом, способным продвигать технологии и продукты Intel FPGA и Terasic), переживает кризис из‑за отсутствия должного внимания к его продвижению и финансированию, а также ошибочной стратегии, связанной с принуждением участников следовать надоевшим мейнстримовым темам и использовать ограниченный набор инструментов; при этом отсутствие модерации материалов на инженерном конкурсе вообще выглядит непрофессионально.

Хочется надеяться, что наметившаяся нехорошая тенденция будет замечена организаторами, и в следующем году необходимые и позитивные изменения произойдут.

 

Романов Александр, к.т.н., доцент МИЭМ НИУ ВШЭ, a.romanov@hse.ru

Оригинал публикации на английском: https://cacm.acm.org/blogs/blog-cacm/261502-innovatefpga-wrong-strategy-drives-one-of-the-best-fpga-development-contests-into-crisis/fulltext