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2024-03-27 06:50

人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探討

一、建設(shè)背景
人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)專門用于研究、開發(fā)和應(yīng)用人工智能技術(shù)的場所。它通常配備了高性能計(jì)算機(jī)、專業(yè)軟件、傳感器、機(jī)器人等先進(jìn)設(shè)備,為科研人員和學(xué)生提供了一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

在人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中,可以進(jìn)行各種與人工智能相關(guān)的研究和實(shí)驗(yàn),例如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、智能控制等領(lǐng)域的研究。這些研究旨在推動人工智能技術(shù)的發(fā)展,提高人工智能系統(tǒng)的性能和智能化水平。

此外,人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室還承擔(dān)著培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域人才的重要任務(wù)。通過實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)和實(shí)踐活動,學(xué)生可以深入了解人工智能技術(shù)的原理和應(yīng)用,掌握相關(guān)的技能和知識,為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在科技飛速發(fā)展的今天,人工智能(AI)已經(jīng)逐漸滲透到我們生活的方方面面,從智能家居到自動駕駛,從醫(yī)療診斷到金融投資,無不展現(xiàn)出其強(qiáng)大的潛力和廣泛的應(yīng)用前景。為了更好地推動人工智能領(lǐng)域的發(fā)展,培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才,眾多高校和研究機(jī)構(gòu)紛紛建立了人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。

人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室是專為研究人工智能技術(shù)和應(yīng)用而設(shè)立的科研平臺,它為研究者提供了一個(gè)高度專業(yè)化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室通常配備了先進(jìn)的硬件設(shè)備,如高性能計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、專用芯片等,以及豐富的軟件資源,如各種算法庫、開發(fā)工具、模擬仿真平臺等。這些軟硬件資源為研究者提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持,使得他們能夠更加專注于人工智能的創(chuàng)新研究。

在人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中,研究者們圍繞人工智能的核心技術(shù)展開深入研究,如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺等。他們不斷探索新的算法、模型和理論,努力提高人工智能的性能和效率。同時(shí),實(shí)驗(yàn)室還積極開展跨學(xué)科合作,與計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的研究者共同探索人工智能的未來發(fā)展方向。

除了基礎(chǔ)研究,人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室還承擔(dān)著人才培養(yǎng)的任務(wù)。實(shí)驗(yàn)室為本科生、研究生等提供了豐富的實(shí)踐機(jī)會,讓他們在實(shí)際項(xiàng)目中鍛煉和提高自己的技能。通過參與實(shí)驗(yàn)室的研究項(xiàng)目,學(xué)生們能夠深入了解人工智能的原理和應(yīng)用,培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。同時(shí),實(shí)驗(yàn)室還定期舉辦學(xué)術(shù)講座、研討會等活動,為師生們提供一個(gè)交流和學(xué)習(xí)的平臺。

人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建立和發(fā)展對于推動人工智能領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。它不僅為研究者提供了一個(gè)高效、便捷的科研環(huán)境,還為人才培養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐提供了有力支持。隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,我們有理由相信人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室將在未來發(fā)揮更加重要的作用。

人工智能正成為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力,推動經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升,人工智能已經(jīng)成為提升國家競爭力、維護(hù)國家安全的重大戰(zhàn)略。國家陸續(xù)出臺了《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實(shí)施方案》、《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》、《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計(jì)劃(2018-2020年)》等一系列人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策,著力構(gòu)筑人工智能先發(fā)優(yōu)勢,加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國。

新一代人工智能落地和產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)提速,帶來投資新機(jī)遇,對人工智能、等相關(guān)專業(yè)人才的需求也急劇增長。根據(jù)人社部測算,我國人工智能人才目前缺口超過500萬,國內(nèi)的供求比例為1:10,供需比例嚴(yán)重失衡。不斷加強(qiáng)人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng),補(bǔ)齊人才短板,是國家教育的當(dāng)務(wù)之急。

高校人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)還處在初級階段,沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,學(xué)校也面臨師資缺乏 、實(shí)踐條件不具備等突出問題,因此構(gòu)建專業(yè)性強(qiáng)、通用性強(qiáng)、高可用、高可擴(kuò)展、課程和實(shí)驗(yàn)資源豐富的人工智能實(shí)驗(yàn)室,全方位支撐人工智能相關(guān)專業(yè)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、考核及科研活動是目前學(xué)校在人工智能人才培養(yǎng)角度要解決的重要問題。

二、建設(shè)目標(biāo)
1.滿足基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求,可有效支撐人工智能基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、選修課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
2.滿足行業(yè)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)需求,可有效支撐人工智能應(yīng)用實(shí)踐、智能駕駛應(yīng)用實(shí)踐、智能機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐、5G邊緣計(jì)算應(yīng)用實(shí)踐
3.滿足人工智能典型應(yīng)用示范的需求,為人工智能認(rèn)知教育和互動體驗(yàn)提供示范空間。




AI人工智能涉及到知識比較廣闊,需要有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)及相關(guān)的嵌入式開發(fā)能力。目前已有的書籍或者產(chǎn)品,要么過于理論,很容易讓我們從入門到放棄,要么開發(fā)過于復(fù)雜,沒有基礎(chǔ)的人卻而止步,綜上所訴我們開發(fā)了全新的DB-SD23 AI人工智能實(shí)驗(yàn)箱。
我們基于多維度學(xué)習(xí)實(shí)踐平臺,置身初學(xué)者角度,從基礎(chǔ)單獨(dú)的 GPIO 擴(kuò)展開始學(xué)習(xí)過渡到傳感器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目再進(jìn)入OpenCV、PyTorch、ROS機(jī)器人系統(tǒng),機(jī)器運(yùn)動學(xué),AI視覺,AI 聽覺等學(xué)習(xí),從而學(xué)會 AI 人工智能開發(fā)。
原理圖
一.AI核心
GPU :128核 NVIDIA Maxwell GPU
CPU :4核cortex-A57處理器
內(nèi)存:4 GB LPDDR 25.6 GB/s
算力:472 GFLOP

基于NVIDIA強(qiáng)大的Al計(jì)算能力,系統(tǒng)內(nèi)核是一個(gè)小巧卻功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī),它可以讓你并行運(yùn)行多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、對象檢測、分割和語音處理等應(yīng)用程序, 系統(tǒng)搭載四核cortex- A57處理器,128核Maxwell GPU及 4GB LPDDR內(nèi)存,帶來足夠的Al計(jì)算能力,提供472GFLOP算力,并支持一系列流行的Al框架和算法,比如TensorFlow、Pytorch、 caffe/caffe2、Keras、MXNET等
二.系統(tǒng)框架與AI框架
系統(tǒng)預(yù)裝ubuntu18.04操作系統(tǒng),所有環(huán)境代碼庫文件均已安裝,開機(jī)即用。
Ubuntu 18.04 LTS在云計(jì)算領(lǐng)域效率極高,特別適用于機(jī)器學(xué)習(xí)這樣的存儲密集型和計(jì)算密集型任務(wù)。Ubuntun 長期支持版本可以獲得 Canonical 官方長達(dá)五年的技術(shù)支持。Ubuntu 18.04 LTS 還將附帶了 Linux Kernel 4.15,其中包含針對 Spectre 和 Meltdown 錯(cuò)誤的修復(fù)程序。
提供詳細(xì)的python開源范例程序
根據(jù)TIOBE最新排名 ,Python已超越C#,與Java,C,C++一起成為全球前4大最流行語言。國內(nèi)目前百度指數(shù)搜索量已經(jīng)超越Java,與C++,即將成為國內(nèi)最受歡迎的開發(fā)語言。
Python被廣泛應(yīng)用于后端開發(fā)、游戲開發(fā)、網(wǎng)站開發(fā)、科學(xué)運(yùn)算、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算,圖形開發(fā)等領(lǐng)域;Python在軟件質(zhì)量控制、提升開發(fā)效率、可移植性、組件集成、豐富庫支持等各個(gè)方面均處于先進(jìn)地位。python具有 簡單、易學(xué)、免費(fèi)、開源、可移植、可擴(kuò)展、可嵌入、面向?qū)ο蟮葍?yōu)點(diǎn),它的面向?qū)ο笊踔帘萰ava和C#.net更徹底;
JupyterLab編程
JupyterLab是一個(gè)基于Web的交互式開發(fā)環(huán)境,用于Jupyter筆記本、代碼和筆記本、代碼和數(shù)據(jù).JupyterLab非常靈活配置和排列用戶界面,以支持?jǐn)?shù)據(jù)科學(xué)、科學(xué)計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)中廣泛的工作流.JupyterLab是可擴(kuò)展的和模塊化的編寫插件,添加新組件并與現(xiàn)有組件集成
多種AI框架
OpenCV計(jì)算機(jī)視覺庫,TensorFlow AI框架,Pytorch AI框架等
三. 基礎(chǔ)GPIO與傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K
雙色LED實(shí)驗(yàn)
RGB-LED實(shí)驗(yàn)
繼電器實(shí)驗(yàn)
激光傳感器實(shí)驗(yàn)
輕觸開關(guān)按鍵實(shí)驗(yàn)
傾斜傳感器實(shí)驗(yàn)
振動傳感器實(shí)驗(yàn)
蜂鳴器實(shí)驗(yàn)
干簧管傳感器實(shí)驗(yàn)
U型光電傳感器實(shí)驗(yàn)
PCF8591模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
雨滴探測傳感器實(shí)驗(yàn)
PS2操縱桿實(shí)驗(yàn)
電位器實(shí)驗(yàn)
模擬霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)
模擬溫度傳感器實(shí)驗(yàn)
聲音傳感器實(shí)驗(yàn)
光敏傳感器實(shí)驗(yàn)
火焰報(bào)警實(shí)驗(yàn)
煙霧傳感器實(shí)驗(yàn)
觸摸開關(guān)實(shí)驗(yàn)
超聲波傳感器距離檢測實(shí)驗(yàn)
旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)驗(yàn)
紅外避障傳感器實(shí)驗(yàn)
I2C LCD1602液晶顯示實(shí)驗(yàn)
BMP180氣壓傳感器實(shí)驗(yàn)
MPU6050陀螺儀加速度傳感器
DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘模擬實(shí)驗(yàn)
循跡傳感器實(shí)驗(yàn)
直流電機(jī)風(fēng)扇模塊實(shí)驗(yàn)
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊實(shí)驗(yàn)
PIR人體熱釋電感應(yīng)模塊實(shí)驗(yàn)
四.AI視覺
球體追蹤
人臉識別追蹤
二維碼識別
汽車/行人檢測
人體追蹤
基于Dlib實(shí)現(xiàn)人臉身份識別
車牌識別
自定義物體識別
基于Pytorch的手勢識別
AI人工智能臉部特征識別
顏色識別追蹤
顏色抓取
顏色互動
模型訓(xùn)練-機(jī)械手垃圾分揀
人體特征識別互動-機(jī)械手手勢互動(識別多種手勢并執(zhí)行相應(yīng)的動作)
人體特征識別互動-機(jī)械手手勢抓。ㄗR別數(shù)字手勢,堆疊層數(shù),并在拳頭手勢下推倒)
人體特征識別互動-機(jī)械手人臉識別追蹤(檢測人臉,識別后跟蹤移動)
五.AI聽覺
在線語音合成實(shí)驗(yàn)(將文本轉(zhuǎn)化為MP3格式的音頻并播放)
語音聽寫流式實(shí)驗(yàn)(會將語音轉(zhuǎn)化為文字文本輸出)
圖靈機(jī)器人實(shí)驗(yàn)(輸入對話內(nèi)容后,機(jī)器人將回復(fù)對話的內(nèi)容)
AIUI實(shí)驗(yàn)(科大訊飛推出的自然語言理解為核心的全鏈路人機(jī)交互語音解決方案)
VAD實(shí)驗(yàn)(語音活動檢測(Voice Activity Detection,VAD)又稱語音端點(diǎn)檢測,語音邊界檢測)
小薇機(jī)器人語音對話實(shí)驗(yàn)(運(yùn)行程序?qū)⑦M(jìn)入對話狀態(tài))
Snowboy語音喚醒實(shí)驗(yàn)(KITT.AI開發(fā)的人工智能軟件工具包。通過Snowboy軟件,開發(fā)人員可以在一些硬件設(shè)備上添加 “語音熱詞探測” 功能讓用戶通過與移動設(shè)備進(jìn)行對話,“喚醒” 或 “命令” 它們?nèi)プ鲆恍┦虑。在這個(gè)過程中,設(shè)備會通過主人的 “語音控制” 變身為一個(gè)智能化機(jī)器人。)

6.機(jī)器運(yùn)動學(xué)與ROS機(jī)器人
手機(jī)APP控制機(jī)械臂(IO/安卓)
FPV第一視角控制
6自由度機(jī)械臂
智能串行總線舵機(jī)
PC上位機(jī)控制
上位機(jī)除了FPV攝像頭畫面外還新增了機(jī)械臂3D仿真模型
3D模型和實(shí)體同步轉(zhuǎn)動,讓機(jī)械臂控制理論和實(shí)際相結(jié)合
機(jī)械臂自定義學(xué)習(xí)動作組
進(jìn)入學(xué)習(xí)模式后可通過讀取并記錄每次轉(zhuǎn)動的角度,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)并重復(fù)執(zhí)行動作組
趣味固定動作組
APP中提供8種固定動作組,可點(diǎn)擊序號進(jìn)行預(yù)覽,點(diǎn)擊運(yùn)行后開始執(zhí)行。
機(jī)械臂同步示教(需2臺)
讀取主機(jī)端的關(guān)節(jié)角度,實(shí)時(shí)傳輸至從機(jī)端,讓從機(jī)根據(jù)主機(jī)姿態(tài)同步轉(zhuǎn)動
6自由度逆運(yùn)動學(xué)控制
分解機(jī)械臂6個(gè)自由度的舵機(jī)運(yùn)動控制,通過輸入目標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算各舵機(jī)的理論運(yùn)動角度,結(jié)合舵機(jī)控制協(xié)議同時(shí)控制各個(gè)舵機(jī)運(yùn)動
ROS操作系統(tǒng)
ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)是工具、庫和協(xié)議的集合,旨在簡化機(jī)器人平臺,構(gòu)建復(fù)雜而強(qiáng)大的機(jī)器人
7.云物聯(lián)網(wǎng)
基于MQTT協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
基于阿里云的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
基于巴法云的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
微信小程序的結(jié)構(gòu)
基于微信小程序的物聯(lián)網(wǎng)手機(jī)端實(shí)驗(yàn)
物聯(lián)網(wǎng)智能燈實(shí)驗(yàn)
物聯(lián)網(wǎng)智能風(fēng)扇實(shí)驗(yàn)