媒體聚焦 | 來看今年全國大學(xué)生電子競賽獲獎作品，有人用AI做了個餐柜

導(dǎo)讀

最近，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽下設(shè)的信息前沿專題邀請賽頒獎典禮在南京郵電大學(xué)舉辦。我們看到了其中的幾個一等獎作品，其中獲得“瑞薩杯”的是用AI技術(shù)做的餐柜。

作者：黃燁鋒

責(zé)編：Illumi

這兩年，疫情雖然影響到了很多行業(yè)內(nèi)的原有活動安排，但項目推行質(zhì)量也還是很堅挺。比如全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽下設(shè)的信息前沿專題邀請賽。

2020年我們也參加了瑞薩杯信息前沿專題邀請賽的頒獎典禮——原本按照雙數(shù)年舉辦的傳統(tǒng)，這個賽事的頒獎典禮也應(yīng)該在2022年舉辦。但因為疫情，頒獎典禮從原定的去年8月，推遲到11月，最終延后到了今年3月，也算是好事多磨了。

在接受采訪時，西安交通大學(xué)秘書長羅新民教授說不僅是頒獎典禮，比賽的展開也多番受到影響，比如在明確了邀請的高校隊伍之后，瑞薩準(zhǔn)備的開發(fā)板就要發(fā)往學(xué)校——但恰逢去年上海為期3個月的防疫封禁，“遲遲沒有快遞小哥能把這些東西送出去?！绷_新民說，“后來我們有幾個學(xué)校的指導(dǎo)老師當(dāng)起了快遞小哥，自己去給各個高校送了開發(fā)板?！表椖砍尸F(xiàn)、評審過程也是線上線下結(jié)合的方式。

不過最終呈現(xiàn)的作品質(zhì)量并沒有受到影響。2022屆的瑞薩杯邀請賽主題為“網(wǎng)絡(luò)化語音圖像檢測與識別”。其實2020屆的比賽就已經(jīng)在嘗試迎合時代AI主題，更多引入計算機視覺應(yīng)用了。當(dāng)時評委在接受采訪時還提到，學(xué)生對于AI推理算力的利用仍然沒有那么充分；但從今年的作品來看，切題程度是更加到位的。

幾個一等獎獲獎作品

比如說組委會委員/專家組專家、華南理工大學(xué)的殷瑞祥教授特別提到了“利用圖像識別技術(shù)，把箱子里的面包、烘焙食品認(rèn)出來，知道里面還有哪些食品、存量多少等等；然后通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)進貨、庫存增減等操作”。

這個項目就是本次邀請賽獲得了瑞薩杯的作品，廈門大學(xué)的“慧眼識珠-基于瑞薩RZ/G2L的現(xiàn)制烘焙簡餐柜”（參與學(xué)生：林樸堅、黃添豪、廖元熙）。活動現(xiàn)場展示這個作品描述提到，是“將經(jīng)過優(yōu)化的YOLOv5目標(biāo)檢測算法部署在瑞薩嵌入式芯片RZ/G2L上”，結(jié)合人臉識別算法實現(xiàn)自助結(jié)算。

YOLOv5的“裁剪優(yōu)化”，并部署于RZ/G2L板，應(yīng)該是這個項目的核心。另外基于攝像頭、QT人機交互界面的自助終端和服務(wù)器，實現(xiàn)取物、支付之類的操作，似乎也是項目重點。雖然因為時間關(guān)系，我們沒能對項目做更為細(xì)致的了解，不過這個作品的完成度比我們前兩年看到的大學(xué)生競賽作品都更高，對于CV應(yīng)用的實踐也更為成熟。

瑞薩杯獲獎隊伍

值得一提的是，殷瑞祥教授評價本屆邀請賽強調(diào)的“網(wǎng)絡(luò)化”主題，在得獎作品中有比較好的體現(xiàn)。“不光是本地開發(fā)板資源的利用，同時還要考慮如何充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云資源來做開發(fā)。”殷瑞祥說，“從同學(xué)們的作品來看，現(xiàn)在的大學(xué)生應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)資源很嫻熟，作品也能充分體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化主題?！?/p>

瑞薩電子中國戰(zhàn)略市場銷售部高級經(jīng)理于濤也說：“大部分作品在網(wǎng)絡(luò)化這塊都有挺好的體現(xiàn)。一等獎瑞薩杯的這個作品，其實它不光是簡單的賣面包的這么一個系統(tǒng)，它包含有云端、數(shù)據(jù)庫，還有人臉識別、購買習(xí)慣管理的一套東西做支撐。”“我記得還有個南郵的作品，是空地協(xié)同的搜救系統(tǒng)。天上有個無人機，地下一輛救援車，兩頭互相通信協(xié)調(diào)。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在同學(xué)們的應(yīng)用里還是挺好的?！?/p>

網(wǎng)絡(luò)化實際上也切實體現(xiàn)了作品完整度的增強。5個一等獎作品里，除了得到本屆瑞薩杯的上述作品，還有4個一等獎作品在頒獎典禮現(xiàn)場也做了展示。分別有下面這些：

▲ 智能出餐系統(tǒng)（林鈺哲、張承翰宇、譚程珂，杭州電子科技大學(xué)）。整個作品包含了云端服務(wù)器系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、從控系統(tǒng)。云端服務(wù)器系統(tǒng)下，可用微信公眾號平臺點餐；餐廳管理人員可以登錄后臺查看訂單情況、修改上架菜品。

主控系統(tǒng)以瑞薩RZ/G2L為核心，“每隔一段時間向服務(wù)器申請訂單信息”，通過攝像頭捕獲圖像信息，藉由YOLOv5模型對傳入的畫面進行菜品識別，并將結(jié)果傳輸至從控系統(tǒng)。從控系統(tǒng)有個機械臂，上面接了勺子，用于打菜，“在接收到從控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后”“內(nèi)置的G2L核心板控制舵機系統(tǒng)，根據(jù)既定的運動指令操控機械臂”——這個從控系統(tǒng)本質(zhì)上也就是個完整的執(zhí)行系統(tǒng)。

▲智能垃圾分類系統(tǒng)（姜榮昇、孫海華、張廣源，青島大學(xué)）。主要功能是實現(xiàn)對垃圾的識別和分類，也是基于計算機視覺進行垃圾圖像分類“和語音功能”——雖然不知道這個語音功能究竟是做什么的；執(zhí)行部分會有開關(guān)、垃圾桶狀態(tài)檢測上傳；另外配套開發(fā)了app，可以從中查看垃圾桶狀態(tài)，比如在垃圾桶滿時，會有實時消息推送。

▲全自主空地協(xié)同搜救系統(tǒng)（朱淳溪、代軍、馮驥川，南京郵電大學(xué)）。“基于V-SLAM的空地協(xié)同搜救系統(tǒng)”，“集合了無人機嵌入式聲源定位（SSL），搜救音頻信號處理與識別、受災(zāi)人體識別、多傳感器融合定位、視覺SLAM、自主路徑規(guī)劃、多模態(tài)信息處理，目標(biāo)檢測以及智能體間目標(biāo)位置的實時共享、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程遙控等功能”。

展示的主體部分包括無人機和救援車。這套系統(tǒng)的亮點從介紹來看還挺多，包括“自主設(shè)計八通道立方體麥克風(fēng)陣列，可實現(xiàn)對三維空間多方位的音頻信息采集”；“利用瑞薩開發(fā)板上集成的TensorFlow-Lite環(huán)境搭建深度網(wǎng)絡(luò)用于人臉檢測，RNN網(wǎng)絡(luò)用于人聲提取”；還有“實時定位與建圖”“動態(tài)避障與路徑規(guī)劃”，實施方案詳情未知，看起來是個大工程... ...

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▲行車安全預(yù)警系統(tǒng)，主要是疲勞駕駛檢測（關(guān)舟、張梓健、王虹極，西安交通大學(xué)）。攝像頭的駕車者疲勞識別自然是主體，這個項目的核心大概在于對于眼部、嘴部、頭部姿態(tài)的疲勞狀態(tài)識別，“結(jié)合偏差時間累積算法避免誤檢”；另外加入了GPS模塊用于檢測車速，并記錄駕駛時長等信息；以及有語音示警，和遠(yuǎn)程云端管理后臺功能。

以上是有關(guān)作品介紹的部分，再來談?wù)勔陨纤械锚勛髌穱@的硬件核心，也就是基于瑞薩RZ/G2L的開發(fā)板。雖然今年的邀請賽同樣大方向著眼在了CV，但并沒有像去年那樣選擇RZ/A2M——也就是帶DRP、專用AI單元的微處理器。

RZ/G2L的邊緣AI推理，主要是依托于Cortex-A55的NEON指令集增強，“AI推理性能比前代產(chǎn)品提升約6倍”，“推理時延降低50%”。這應(yīng)該也算是相當(dāng)符合了當(dāng)代TinyML時代潮流的選擇。

瑞薩電子中國MPU事業(yè)發(fā)展部經(jīng)理張智博說：“我們兩屆比賽給同學(xué)們選用的是不同的平臺，希望可以豐富比賽多樣性”：A2M“更加面向工業(yè)軟件應(yīng)用場景”，“像是RTOS這樣的系統(tǒng)”；“而G2L平臺跑Linux系統(tǒng)”，“這個平臺主打的不是圖形圖像加速，而是工業(yè)HMI場景”。

另外張智博還談到了RZ/G2L的“五大優(yōu)勢”：除了Cortex-A55相較之前的A53性能提升，以及強調(diào)邊緣AI處理性能加強之外，還包括（1）工業(yè)HMI所需功能和接口豐富，包括MIPI、兩路千兆以太網(wǎng)、兩路CAN-FD等，“除了用RZ/G2L平臺做工業(yè)HMI應(yīng)用場景，還有許多客戶會將其用于控制側(cè)場景，比如PLC，比如太陽能逆變器管理側(cè)”；（2）內(nèi)置了12位ADC、Cortex-M33子核，“還有個優(yōu)化的電源管理芯片集成在平臺上”。所以電路板整體尺寸可以更小，降低BOM成本。（3）針對工業(yè)級應(yīng)用，提供“超長期支持Linux”“10年以上的長生命周期”——這一點主要是基于CIP Linux內(nèi)核，“CIP聯(lián)盟做了工業(yè)級Linux，對Linux系統(tǒng)會有10年以上內(nèi)核的支持”，“瑞薩是CIP聯(lián)盟的創(chuàng)始成員之一，會和CIP聯(lián)盟成員共同參與維護、開發(fā)和支持”。（4）平臺硬件和軟件可擴展性支持，包括針對部分平臺的pin-to-pin兼容性，包括V2L、G2LC等。

這種比賽的價值究竟何在？

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，大框架是分成了單數(shù)年的全國大賽，和雙數(shù)年的邀請賽的，瑞薩杯是后者的一部分。瑞薩是從2008年開始參與全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的。2018年屬于賽制轉(zhuǎn)變，也就是“瑞薩杯”信息科技前沿專題邀請賽新10年的開端。羅新民教授也將邀請賽稱作“精英賽”，“面向電子信息類的雙一流學(xué)校和相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，做定向邀請”。

“從2018年開始，我們升級轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒖萍佳堎悾浆F(xiàn)在已經(jīng)舉辦了三屆。2022年是第三次?！?span style="color:rgb(55,71,193);">瑞薩電子中國總裁賴長青在活動上說，“最早期的10年5屆大賽有1000多所高校、10萬+人參與?，F(xiàn)在的邀請賽變得更加專業(yè)，要求也更高。”新10年的每一屆瑞薩杯邀請賽，大約會有90支左右的隊伍受邀參與。

每次參與此類活動，主辦方似乎總要被問到，活動的價值何在。因為即便是精英邀請賽，一般來說面向大學(xué)生限定主題和時間的參賽作品，離真正的商用還是有距離的。而且很多時候，得獎作品選擇的主題在市面上都已經(jīng)有非常成熟的對應(yīng)方案。那么這種比賽的意義就很值得關(guān)注。

要說這類賽事的價值，應(yīng)該是對國家或社會，對冠名贊助的企業(yè)，以及對學(xué)校和學(xué)生這幾個方向分別有何價值。北京理工大學(xué)副主任趙顯利教授說：“大學(xué)生電子設(shè)計競賽從開始到現(xiàn)在已經(jīng)30年了。競賽的目的也在與時俱進不斷更新。”“當(dāng)年教育部剛剛發(fā)起這個競賽的年代，中國大學(xué)生的動手能力還比較差。我們當(dāng)時競賽的目的就是為了培養(yǎng)大學(xué)生的動手能力。這是最初的目標(biāo)?！?/p>

“現(xiàn)在的信息科技前沿專題邀請賽，則在于中國人才的培養(yǎng)?！壁w顯利教授談到，“我們搞人才培養(yǎng)的，要跟上國家的步伐。所以競賽就有了目標(biāo)的提升?，F(xiàn)在競賽的目標(biāo)是創(chuàng)新、拔尖人才的培養(yǎng)。這已經(jīng)和最初動手能力的培養(yǎng)有了質(zhì)的飛躍。這也是現(xiàn)在這個比賽叫做信息科技前沿專題邀請賽的原因。”這是從國家、社會層面所做的解答。

以學(xué)生為出發(fā)點，雖然作品還做不到商用，但可談的似乎也不少。“在這么短的時間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能其實已經(jīng)很出色了。要最終形成產(chǎn)品還有難度?！壁w顯利說，“但參加競賽的同學(xué)，成長速度，和在原有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上在企業(yè)中做出的貢獻，不少人都是被企業(yè)認(rèn)可的?！?/p>

就學(xué)校的角度來看，“我們在招研究生的時候看到有同學(xué)有過這方面的經(jīng)歷，就會更期待他能來上我們的研究生?！薄坝行┩瑢W(xué)被免試保送研究生，跟競賽獲得的成績也是有關(guān)系的。說明各高校對這些競賽還是非常贊賞?！?/p>

從市場的角度來看，“人才市場給予了高度認(rèn)可，獲得全國獎的同學(xué)非常搶手?！币笕鹣榻淌谔貏e舉了普源精電和大疆創(chuàng)始人的例子，他們當(dāng)年就是參加了電子設(shè)計競賽的學(xué)生。于濤也說：“從成果物轉(zhuǎn)化來說，比賽還是增強了同學(xué)們的社會競爭力的。從我們企業(yè)的角度來看，對于本科階段參加過競賽、接受過相關(guān)訓(xùn)練的同學(xué)，他們的工作能力、上手速度都確實很優(yōu)秀，我們也很希望這樣的同學(xué)能進來。”

最終從瑞薩作為贊助商的角度，“這么多年和組委會一起組織這些比賽，對我們來說也是學(xué)習(xí)的過程。”賴長青說，“我們更多地去和高校做配合、合作，也看到高校培養(yǎng)目標(biāo)人才的能力越來越高。學(xué)生的水平，不管是理論水平、實踐水平也增長得很快。”

“瑞薩也希望不管在全球市場還是中國市場，幫助社會利用我們的技術(shù)、方案和服務(wù)，做出更多的努力和貢獻?！薄傲硗?，人才培養(yǎng)也是一方面。”“我們也會有一些校招計劃等培養(yǎng)人才相關(guān)的部分，不光是在競賽中，去吸納優(yōu)秀人才，是為半導(dǎo)體也是為瑞薩。這是另一個收獲?！?/p>

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*本文來源：電子工程專輯EETimesChina

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