這是一款自動(dòng)化機(jī)器學(xué)習(xí)工具，具有兩個(gè)額外的機(jī)器學(xué)習(xí)算法系列、簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)記錄和改進(jìn)的用戶(hù)界面。因此，新軟件通過(guò)覆蓋更多用例并變得更加直接地對(duì)嵌入式開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)單，從而擴(kuò)大了其覆蓋范圍。我們的團(tuán)隊(duì)還提供邊緣 AI 沖刺包。該捆綁包通過(guò)培訓(xùn)課程和技術(shù)支持等方式幫助團(tuán)隊(duì)引導(dǎo)他們的項(xiàng)目。因此，今天的發(fā)布證明了意法半導(dǎo)體希望讓所有人都能在邊緣進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)的愿望。

目錄

1 什么是 NanoEdge AI Studio？

1.1 創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序背后的挑戰(zhàn)

1.2 將機(jī)器學(xué)習(xí)帶到任何地方的解決方案

2 NanoEdge AI Studio 有哪些新功能？

2.1 兩個(gè)新的算法家族

2.2 新的輕松數(shù)據(jù)記錄功能

2.3 新的圖形用戶(hù)界面

3 在嵌入式系統(tǒng)上體驗(yàn) NanoEdge AI Studio

3.1 使用 NanoEdge AI Studio 實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)化

3.2 使用 Edge AI Sprint 引導(dǎo)項(xiàng)目

3.3 后續(xù)步驟

什么是 NanoEdge AI Studio？

創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序背后的挑戰(zhàn)

2019 年，意法半導(dǎo)體博客與 NanoEdge AI 的創(chuàng)建者坐在一起，以更好地了解其首個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序。傳統(tǒng)上，希望從機(jī)器學(xué)習(xí)中受益的大公司必須聘請(qǐng)一名或多名數(shù)據(jù)科學(xué)家來(lái)收集大量數(shù)據(jù)，清理它們并創(chuàng)建 AI 模型。然后，嵌入式開(kāi)發(fā)人員將實(shí)現(xiàn)移植到微控制器上，或使用 STM32Cube.AI 等工具將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為STM32 MCU的優(yōu)化代碼。 當(dāng)一家公司面臨緊張的預(yù)算限制時(shí)，雇用一名或多名數(shù)據(jù)科學(xué)家可能是不可能的。此外，可能無(wú)法將工作外包。有些情況是敏感的，而另一些情況則需要有人經(jīng)常在崗。

即使有合適的人，而且在世界上所有的時(shí)間，獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)仍然是一個(gè)問(wèn)題。盡管機(jī)器學(xué)習(xí)取得了所有進(jìn)步，但獲得可靠的訓(xùn)練樣本可能是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。例如，如果應(yīng)用程序嘗試檢測(cè)異常行為，則數(shù)據(jù)可能不可用。事實(shí)上，雖然許多數(shù)據(jù)集適用于分類(lèi)問(wèn)題，例如異常檢測(cè)，但在嘗試檢測(cè)新情況時(shí)，它們毫無(wú)用處。獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)也很重要，這遠(yuǎn)非顯而易見(jiàn)。當(dāng)樣本沒(méi)有錯(cuò)別字或缺失信息的困擾時(shí)，記錄干凈的集合并精確標(biāo)記它們可能需要大量的投資。

將機(jī)器學(xué)習(xí)帶入無(wú)處不在的解決方案

NanoEdge AI Studio 是一個(gè)實(shí)用程序，可以與嵌入式開(kāi)發(fā)人員交談，即使是那些沒(méi)有數(shù)據(jù)科學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人。神奇之處在于運(yùn)行訓(xùn)練階段，在同一設(shè)備上學(xué)習(xí)復(fù)雜的名義行為和推理。因此，整個(gè)過(guò)程可以在同一臺(tái)STM32微控制器上運(yùn)行。此外，最終用戶(hù)的交互可以很簡(jiǎn)單，就像按下按鈕一樣。因此，工程師可以根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境定制他們的系統(tǒng)，使其更堅(jiān)固、更易于安裝。

NanoEdge AI Studio 可在 Windows 10 或 Ubuntu 上運(yùn)行，是處理數(shù)據(jù)以及查找最相關(guān) AI 庫(kù)的最佳方式。該應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)側(cè)重于嵌入式開(kāi)發(fā)和 C 應(yīng)用程序的無(wú)縫集成。簡(jiǎn)而言之，NanoEdge AI Studio 會(huì)考慮 CPU、內(nèi)存、傳感器等基本規(guī)格，并搜索最佳 NanoEdge AI 庫(kù)。然后，它輸出一個(gè)運(yùn)行在STM32 MCU上的庫(kù)，開(kāi)發(fā)人員可以直接將其集成到其嵌入式應(yīng)用中。通過(guò)今天的更新，該實(shí)用程序提供了更多的庫(kù)以及數(shù)據(jù)記錄功能。

NanoEdge AI Studio 有哪些新功能？

兩個(gè)新的算法系列

在發(fā)布之前，NanoEdge AI Studio 支持兩種主要的機(jī)器學(xué)習(xí)算法：異常檢測(cè)和分類(lèi)。借助 NanoEdge AI Studio V3，這兩個(gè)系列現(xiàn)在受益于更多數(shù)量的庫(kù)。此外，我們還優(yōu)化了當(dāng)前算法，以提高現(xiàn)有用例的性能。因此，嵌入式開(kāi)發(fā)人員在切換到新軟件版本時(shí)可能會(huì)體驗(yàn)到更好的資源管理或更快的執(zhí)行時(shí)間。

該應(yīng)用程序還提供了兩個(gè)新的算法系列：外推和異常值。前者有助于預(yù)測(cè)未經(jīng)測(cè)試的條件下的行為。也稱(chēng)為回歸，它映射多個(gè)變量之間的關(guān)系。例如，數(shù)據(jù)集可以測(cè)量風(fēng)扇在 100oC、110oC 和 150oC 下的行為?，F(xiàn)在，多虧了回歸算法，機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序可以推斷出 160oC 的行為。NanoEdge AI Studio 中的外推算法不僅涵蓋線(xiàn)性回歸。事實(shí)上，它還提供了更先進(jìn)的分析技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜的情況。因此，開(kāi)發(fā)人員現(xiàn)在可以創(chuàng)建新的應(yīng)用程序來(lái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)科學(xué)家無(wú)法自行測(cè)試的內(nèi)容。

第二種算法是基于一類(lèi)值的異常值檢測(cè)系統(tǒng)。事實(shí)上，系統(tǒng)只學(xué)習(xí)正常行為。任何偏離它的東西都會(huì)成為異常。以前，在使用異常檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，開(kāi)發(fā)人員會(huì)記錄正常行為，然后模擬一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。如前所述，可以學(xué)習(xí)同一微控制器上的所有行為，從而大大簡(jiǎn)化了操作。然而，在某些情況下，再現(xiàn)異常根本不可能。因此，在這種情況下，異常值檢測(cè)可以使用來(lái)自常規(guī)操作的數(shù)據(jù)來(lái)推斷異常。

輕松輕松的全新數(shù)據(jù)記錄功能

數(shù)據(jù)科學(xué)家可能會(huì)違背將最終產(chǎn)品推向市場(chǎng)的必要性，并可能陷入困境。事實(shí)上，雖然沒(méi)有比實(shí)際使用情況更好的數(shù)據(jù)，但它并不總是可用的。此外，許多都是有時(shí)間限制的。因此，新的數(shù)據(jù)記錄功能將任何STWIN SensorTile無(wú)線(xiàn)工業(yè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钪苯拥臄?shù)據(jù)采集工具。用戶(hù)將開(kāi)發(fā)板連接到他們的 PC，并使用 NanoEdge AI Studio 切換到數(shù)據(jù)記錄。之后，記錄數(shù)據(jù)變得自動(dòng)。工程師可以將STWIN板固定到他們的設(shè)備上進(jìn)行監(jiān)控。傳感器將記錄數(shù)據(jù)，然后開(kāi)發(fā)人員可以對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記和解析，以創(chuàng)建更準(zhǔn)確的應(yīng)用程序。

新的圖形用戶(hù)界面

新版 NanoEdge AI Studio 的另一個(gè)重要改進(jìn)是用戶(hù)界面。隨著新算法和數(shù)據(jù)收集功能的到來(lái)，改善用戶(hù)體驗(yàn)至關(guān)重要。優(yōu)化開(kāi)發(fā)人員的工作流程也很重要。事實(shí)上，NanoEdge AI Studio 的目標(biāo)客戶(hù)是希望將機(jī)器學(xué)習(xí)引入邊緣的團(tuán)隊(duì)。這些庫(kù)很小，只有 1 KB，而且經(jīng)過(guò)高度優(yōu)化。因此，還需要改進(jìn)對(duì)算法的訪(fǎng)問(wèn)，以確保開(kāi)發(fā)人員可以輕松選擇他們的項(xiàng)目類(lèi)別并快速生成他們的庫(kù)。

在嵌入式系統(tǒng)上體驗(yàn) NanoEdge AI Studio

使用 NanoEdge AI Studio 實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)化

在 NanoEdge AI Studio 出現(xiàn)之前，工程師必須聯(lián)系軟件供應(yīng)商，檢查他們的硬件配置以及要監(jiān)控的行為。如今，該工具使開(kāi)發(fā)人員能夠自定義、生成和驗(yàn)證他們的機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)。該實(shí)用程序首先要求用戶(hù)選擇他們的 Cortex-M 架構(gòu)和系統(tǒng)中的傳感器。然后，他們導(dǎo)入一個(gè)文件，其中包含描述設(shè)備典型行為的值。它可以是來(lái)自風(fēng)扇上的加速度計(jì)的數(shù)據(jù)，也可以是工業(yè)設(shè)備的電氣信息。之后，NanoEdge AI Studio 會(huì)自動(dòng)測(cè)試、優(yōu)化和排序數(shù)以?xún)|計(jì)的可能組合中的最佳算法組合，并生成一個(gè)自定義庫(kù)，開(kāi)發(fā)人員可以使用嵌入式仿真器進(jìn)行驗(yàn)證。

NanoEdge AI Studio V3現(xiàn)在直接從其用戶(hù)界面支持所有意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)板。因此，優(yōu)化和免費(fèi)庫(kù)的可用性意味著運(yùn)行概念驗(yàn)證非常簡(jiǎn)單。例如，在智能振動(dòng)傳感器教程中，用戶(hù)可以抓住 NUCLEO-L432KC 來(lái)捕捉風(fēng)扇的正常行為。然后，他們將數(shù)據(jù)提供給 NanoEdge AI Studio，并獲得一個(gè)庫(kù)，他們可以在主循環(huán)中調(diào)用該庫(kù)，以在進(jìn)行推理之前運(yùn)行先前由新軟件中的基準(zhǔn)定義的最小數(shù)量的訓(xùn)練周期。因此，NanoEdge AI 庫(kù)可以快速幫助創(chuàng)建使用預(yù)測(cè)性維護(hù)、智能安全操作等的應(yīng)用程序。

使用 Edge AI Sprint 引導(dǎo)項(xiàng)目

許多客戶(hù)未能評(píng)估和展示人工智能將為其應(yīng)用帶來(lái)的好處。因此，為了快速啟動(dòng)應(yīng)用程序，Edge AI Sprint 帶來(lái)的不僅僅是一個(gè)實(shí)用程序，而是一個(gè)完整的專(zhuān)家支持系統(tǒng)，可以指導(dǎo)開(kāi)發(fā)人員通過(guò)其應(yīng)用程序和用例固有的雷區(qū)。因此，Edge AI Sprint 是一個(gè)捆綁包，包括培訓(xùn)課程、NanoEdge AI Studio 許可證和技術(shù)支持。團(tuán)隊(duì)可以根據(jù)項(xiàng)目的復(fù)雜程度從不同的許可證期限中進(jìn)行選擇，以確保他們能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)。Edge AI Sprint 旨在引導(dǎo)項(xiàng)目的第一步，從而限制風(fēng)險(xiǎn)和投資，同時(shí)增加成功的機(jī)會(huì)。

后續(xù)步驟

下載 NanoEdge AI Studio

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2021-05-25 意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics，簡(jiǎn)稱(chēng)ST）宣布與Cartesiam公司達(dá)成并購(gòu)協(xié)議，收購(gòu)其公司資產(chǎn)（包括知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合），調(diào)動(dòng)和整合員工。這項(xiàng)交易須經(jīng)監(jiān)管部門(mén)批準(zhǔn)。

Cartesiam成立于2016年，總部位于法國(guó)土倫，是一家軟件公司，專(zhuān)門(mén)從事人工智能（AI）開(kāi)發(fā)工具研發(fā)，讓基于Arm的微控制器具有機(jī)器學(xué)習(xí)和推理能力。今天，采用Cartesiam技術(shù)的產(chǎn)品數(shù)量已達(dá)數(shù)十億。公司開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)由數(shù)據(jù)科學(xué)家和嵌入式信號(hào)處理專(zhuān)家組成，在開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和定制解決方案方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。NanoEdgeAI Studio是其獲得專(zhuān)利的旗艦解決方案，讓沒(méi)有AI知識(shí)背景的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員也可以快速開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的軟件庫(kù)，將機(jī)器學(xué)習(xí)算法直接集成到各種應(yīng)用系統(tǒng)。含有Cartesiam技術(shù)的設(shè)備已經(jīng)在全球量產(chǎn)，包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、家用電器和工業(yè)設(shè)備。

通過(guò)此次收購(gòu)，意法半導(dǎo)體可加強(qiáng)人工智能戰(zhàn)略?xún)?nèi)涵，提升技術(shù)組合的實(shí)力，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)嵌入式機(jī)器學(xué)習(xí)的各種需求。NanoEdgeAI Studio解決方案與意法半導(dǎo)體的STM32Cube.AI工具相輔相成，相得益彰，為客戶(hù)在自己的解決方案內(nèi)集成機(jī)器學(xué)習(xí)模型帶來(lái)額外的靈活性。

意法半導(dǎo)體微控制器和數(shù)字IC事業(yè)部總裁Claude Dardanne表示：“無(wú)論規(guī)模大小，處于什么行業(yè)，客戶(hù)都將非常重視使用人工智能技術(shù)開(kāi)發(fā)智能解決方案。STM32Cube.AI軟件讓客戶(hù)能夠移植預(yù)訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在廣泛的STM32微控制器產(chǎn)品組合上運(yùn)行。在ST現(xiàn)有解決方案中加入Cartesiam的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可為尋求在產(chǎn)品中增加創(chuàng)新功能的客戶(hù)帶來(lái)市場(chǎng)上最佳的邊緣AI解決方案組合?！?/p>