NanoEdge AI Studio自動(dòng)化機(jī)器學(xué)習(xí)工具

意法半導(dǎo)體發(fā)布了NanoEdge TM AI Studio V3，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、簡化的數(shù)據(jù)記錄和改進(jìn)的用戶界面。因此，新軟件通過覆蓋更多用例并變得對嵌入式開發(fā)人員更加直接，從而擴(kuò)大了其影響范圍。我們的團(tuán)隊(duì)還提供Edge AI Sprint Packages。由于培訓(xùn)課程和技術(shù)支持等，該捆綁包可幫助團(tuán)隊(duì)引導(dǎo)他們的項(xiàng)目。因此，今天的發(fā)布證明了 ST 希望讓所有人都可以訪問邊緣機(jī)器學(xué)習(xí)的愿望。

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，ST 博客與 NanoEdge AI 的創(chuàng)建者坐在一起，以更好地了解其第一個(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一名或多名數(shù)據(jù)科學(xué)家來收集數(shù)月的大量數(shù)據(jù)，清理它們并創(chuàng)建 AI 模型。然后，嵌入式開發(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)一家公司在預(yù)算緊張的情況下掙扎時(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，可能無法將工作外包。有些情況很敏感，而另一些情況則需要有人一直在工作。

即使在世界各地都有合適的人，獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)仍然是一個(gè)問題。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)重的問題。例如，如果應(yīng)用程序試圖檢測異常行為，則數(shù)據(jù)可能不可用。事實(shí)上，雖然許多數(shù)據(jù)集適用于分類問題，例如異常檢測，但在嘗試檢測新情況時(shí)它們是無用的。獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)也很關(guān)鍵，這遠(yuǎn)非顯而易見。當(dāng)樣品沒有被拼寫錯(cuò)誤或信息缺失困擾時(shí)，記錄干凈的集合并精確標(biāo)記它們可能需要大量投資。

讓機(jī)器學(xué)習(xí)無處不在的解決方案

NanoEdge AI Studio 是一個(gè)與嵌入式開發(fā)人員交流的實(shí)用程序，即使是那些沒有數(shù)據(jù)科學(xué)專業(yè)知識的人也是如此。神奇之處在于在同一臺設(shè)備上運(yùn)行學(xué)習(xí)復(fù)雜標(biāo)稱行為和推理的訓(xùn)練階段。整個(gè)過程因此可以在同一個(gè)STM32微控制器上運(yùn)行。此外，最終用戶交互可以很簡單，例如按下按鈕。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)，使其更強(qiáng)大、更易于安裝。

NanoEdge AI Studio 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 庫的最佳方式。該應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)側(cè)重于 C 應(yīng)用程序中的嵌入式開發(fā)和無縫集成。簡而言之，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。然后它會(huì)輸出一個(gè)在 STM32 MCU 上運(yùn)行的庫，開發(fā)人員可以直接將其集成到他們的嵌入式應(yīng)用程序中。隨著今天的更新，該實(shí)用程序提供了更多庫以及數(shù)據(jù)記錄功能。

NanoEdge AI Studio 有什么新功能？

兩個(gè)新的算法家族

在今天發(fā)布之前，NanoEdge AI Studio 支持兩大機(jī)器學(xué)習(xí)算法：異常檢測和分類。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。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：外推法和異常值。前者有助于預(yù)測未經(jīng)測試的條件下的行為。也稱為回歸，它映射多個(gè)變量之間的關(guān)系。例如，數(shù)據(jù)集可以測量風(fēng)扇在 100oC、110oC 和 150oC 時(shí)的行為。現(xiàn)在，借助回歸算法，機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序可以推斷 160oC 時(shí)的行為。NanoEdge AI Studio 中的外推算法不僅涵蓋線性回歸。事實(shí)上，它還提供了更先進(jìn)的分析技術(shù)來處理復(fù)雜的情況。因此，開發(fā)人員現(xiàn)在可以創(chuàng)建新的應(yīng)用程序來監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)科學(xué)家自己無法測試的事物。

第二種算法是一個(gè)基于單一類別值的異常值檢測系統(tǒng)。實(shí)際上，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，在使用異常檢測系統(tǒng)時(shí)，開發(fā)人員會(huì)記錄正常行為，然后模擬一個(gè)或多個(gè)問題。如前所述，可以在同一個(gè)微控制器上學(xué)習(xí)所有行為，從而大大簡化操作。然而，在某些情況下，復(fù)制異常是根本不可能的。因此，異常值檢測可以使用來自常規(guī)操作的數(shù)據(jù)來推斷這種情況下的異常情況。

新的輕松數(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)品推向市場的必要性，并且可能會(huì)陷入困境。事實(shí)上，雖然沒有比實(shí)際使用情況更好的數(shù)據(jù)，但它并不總是可用的。此外，許多都受時(shí)間限制。因此，新的數(shù)據(jù)記錄功能可將任何STWIN SensorTile 無線工業(yè)節(jié)點(diǎn)變成最直接的數(shù)據(jù)收集工具。用戶將開發(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?yōu)樽詣?dòng)。工程師可以將 STWIN 板固定到他們的設(shè)備上以對其進(jìn)行監(jiān)控。傳感器將記錄數(shù)據(jù)，然后開發(fā)人員可以標(biāo)記和解析以創(chuàng)建更準(zhǔn)確的應(yīng)用程序。

新的圖形用戶界面

NanoEdge AI Studio 新版本的另一個(gè)重要改進(jìn)是用戶界面。隨著新算法和數(shù)據(jù)收集功能的出現(xiàn)，改善用戶體驗(yàn)變得至關(guān)重要。優(yōu)化開發(fā)人員的工作流程也很重要。事實(shí)上，NanoEdge AI Studio 的目標(biāo)是希望將機(jī)器學(xué)習(xí)帶到邊緣的團(tuán)隊(duì)。這些庫很小（只有 1 KB）并且經(jīng)過高度優(yōu)化。因此，還需要改進(jìn)對算法的訪問，以確保開發(fā)人員可以輕松選擇他們的項(xiàng)目類別并快速生成他們的庫。

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

使用 NanoEdge AI Studio 自動(dòng)化機(jī)器學(xué)習(xí)

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。該實(shí)用程序首先要求用戶選擇他們的 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。它可以是來自風(fēng)扇上的加速度計(jì)的數(shù)據(jù)或工業(yè)設(shè)備的電氣信息。之后，NanoEdge AI Studio 會(huì)自動(dòng)測試、優(yōu)化和排序數(shù)億種可能組合中的最佳算法組合，并生成一個(gè)自定義庫，開發(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)在直接從其用戶界面支持所有 ST 開發(fā)板。因此，優(yōu)化和免費(fèi)庫的可用性意味著運(yùn)行概念驗(yàn)證很簡單。例如，在智能振動(dòng)傳感器教程中，用戶可以抓取NUCLEO-L432KC來捕捉風(fēng)扇的正常行為。然后，他們將數(shù)據(jù)饋送到 NanoEdge AI Studio 并獲得一個(gè)庫，他們可以在主循環(huán)中調(diào)用該庫，以在進(jìn)行推理之前運(yùn)行先前由新軟件中的基準(zhǔn)測試定義的最少訓(xùn)練周期。因此，NanoEdge AI 庫可以快速幫助創(chuàng)建使用預(yù)測性維護(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

許多客戶未能評估和證明 AI 將為他們的應(yīng)用程序帶來的好處。因此，為了正確啟動(dòng)應(yīng)用程序，Edge AI Sprint 帶來的不僅僅是一個(gè)實(shí)用程序，而是一個(gè)完整的專家支持系統(tǒng)，可以指導(dǎo)開發(fā)人員通過其應(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，其中包括培訓(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)雜性從各種許可期限中進(jìn)行選擇，以確保他們能夠投入生產(chǎn)。旨在引導(dǎo)項(xiàng)目的第一步，Edge AI Sprint 因此限制了風(fēng)險(xiǎn)和投資，同時(shí)增加了成功的機(jī)會(huì)。

審核編輯：郭婷