人工智能（AI）能夠使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的嵌入式系統(tǒng)具有更高的響應(yīng)能力和可靠性，并且該技術(shù)已被用于監(jiān)測機(jī)械狀況并確定是否將要發(fā)生故障。以更具成本效益的方式安排維護(hù)工作。

在嵌入式系統(tǒng)中AI技術(shù)的部署時，要考慮到大部分?jǐn)?shù)據(jù)的處理在哪里進(jìn)行。AI算法在所需的計算性能方面差異很大，并且對處理該算法所需的內(nèi)容以及在何處進(jìn)行處理有很大的影響。

系統(tǒng)設(shè)計人員可以使用三種清晰的方法來開發(fā)基于嵌入式AI的系統(tǒng)，包括使用基于云的AI服務(wù)，使用內(nèi)置AI部署系統(tǒng)或創(chuàng)建自己的算法（通?；陂_源軟件）。

深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）架構(gòu)是算法的一個示例，尤其是在訓(xùn)練階段，計算特別密集，在訓(xùn)練階段，每次更新模型時都需要數(shù)十億個浮點(diǎn)計算。由于對DNN的強(qiáng)烈需求，經(jīng)典的方法是將數(shù)據(jù)發(fā)送到云進(jìn)行遠(yuǎn)程處理。工業(yè)控制中支持AI的設(shè)備可以利用此遠(yuǎn)程處理，其中許多以開源形式提供。

Google的TensorFlow，它為具有創(chuàng)建AI算法經(jīng)驗的工程師以及剛剛起步的工程師提供了多個算法。Keras API構(gòu)成TensorFlow框架的一部分，可輕松探索機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和運(yùn)行應(yīng)用程序。

然而，基于云的處理的缺點(diǎn)在于所需的通信帶寬?？煽康幕ヂ?lián)網(wǎng)連接對于維持服務(wù)至關(guān)重要，并且值得注意的是，云AI的許多消費(fèi)者應(yīng)用程序都依賴寬帶連接。工廠中的機(jī)床可能無法訪問實時更新遠(yuǎn)程AI模型所需的數(shù)據(jù)速率。

通過在本地進(jìn)行更多處理，因此有可能縮減帶寬需求，有時會大幅縮減。在監(jiān)視環(huán)境變量的應(yīng)用程序中，許多變量不會長時間更改。對于模型而言，重要的是高于或低于某些閾值的變化。即使傳感器可能需要毫秒級地分析傳感器的輸入，但云服務(wù)器的更新速率可能約為每秒幾次更新，甚至更少。

構(gòu)建AI軟件

對于更復(fù)雜的數(shù)據(jù)形式，例如音頻或視頻，將需要更大程度的預(yù)處理。在將輸出傳遞到AI模型之前執(zhí)行圖像處理不僅可以節(jié)省通信帶寬，還可以幫助改善系統(tǒng)的整體性能。例如，在壓縮之前進(jìn)行降噪通常會提高壓縮算法的效率。這與對高頻信號敏感的有損壓縮技術(shù)相關(guān)。邊緣檢測可與圖像分割一起使用，這減少了在訓(xùn)練和推理期間都需要輸入到模型的無關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)量。

盡管圖像處理是一個復(fù)雜的領(lǐng)域，但在許多情況下，開發(fā)人員可以在本地處理算法，從而利用易于使用的庫并消除對高帶寬Internet連接的需求。一個簡單的例子是開源計算機(jī)視覺庫OpenCV，該庫用于預(yù)處理AI模型的數(shù)據(jù)。開發(fā)人員可以使用C ++，Java，Python和Matlab代碼進(jìn)行調(diào)用，以實現(xiàn)高性能，并在將算法移植到嵌入式目標(biāo)之前，還支持簡單的原型制作。

通過使用OpenCV并在本地處理數(shù)據(jù)，集成商還消除了在云中傳輸和存儲數(shù)據(jù)相關(guān)的安全風(fēng)險，最終用戶關(guān)注的是數(shù)據(jù)傳遞到云時的隱私和安全性。狀態(tài)監(jiān)視和工業(yè)檢查是關(guān)鍵過程，需要盡可能完善的數(shù)據(jù)分析。盡管云運(yùn)營商已采取措施來防止數(shù)據(jù)受到破壞，但是如果被成功入侵，就盡可能多地將數(shù)據(jù)保留在每個設(shè)備中。

除支持圖像處理外，OpenCV的最新版本還直接支持許多流行的框架（包括Caffe，PyTorch和Tensorflow）構(gòu)建的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

對于移植到嵌入式設(shè)備的任何機(jī)器學(xué)習(xí)模型，性能都是首要考慮的問題。由于訓(xùn)練數(shù)據(jù)對性能的要求非常高，因此兩種選擇是在本地或云服務(wù)器上執(zhí)行此操作（取決于隱私問題），并在設(shè)備本身執(zhí)行（當(dāng)訓(xùn)練模型提供實時數(shù)據(jù)時）。

內(nèi)置AI的Edge設(shè)備

如果每個節(jié)點(diǎn)的吞吐量相對較低，則一個網(wǎng)關(guān)可以處理多個傳感器節(jié)點(diǎn)的任務(wù)。由Octonion開發(fā)的Brainium平臺提供了針對嵌入式系統(tǒng)的完整開發(fā)框架。它的軟件環(huán)境直接支持使用云系統(tǒng)進(jìn)行原型設(shè)計，并部署在使用Avnet SmartEdge Agile硬件構(gòu)建的IoT設(shè)備和網(wǎng)關(guān)上。

Brainium軟件環(huán)境協(xié)調(diào)設(shè)備，以形成AI的整體環(huán)境。為了能夠?qū)?yīng)用程序擴(kuò)展到深度嵌入的節(jié)點(diǎn)，該環(huán)境支持多種AI技術(shù)，這些技術(shù)的計算強(qiáng)度低于DNN中采用的技術(shù)。網(wǎng)關(guān)軟件可以部署在現(xiàn)成的硬件上，例如能夠運(yùn)行Android或iOS的平臺。在需要更高性能的地方，Brainium的云層可以部署在AWS，Microsoft Azure或自定義服務(wù)器解決方案上。

施耐德電氣和Festo還將本地AI納入了針對特定應(yīng)用的控制產(chǎn)品中。前者提供Predictive Analytics應(yīng)用程序，以識別影響性能的細(xì)微變化。在2018年，F(xiàn)esto收購了數(shù)據(jù)科學(xué)專家Resolto，其SCRAITEC軟件用來了解系統(tǒng)的狀態(tài)。

原始設(shè)備制造商或集成商在部署AI時采用哪種方法將取決于具體情況。例如，當(dāng)用戶嘗試?yán)么髷?shù)據(jù)分析時，他們可能希望將信息從許多系統(tǒng)中搬到更大的數(shù)據(jù)庫中，因此傾向于使用云服務(wù)，而更多人希望保護(hù)數(shù)據(jù)的隱私。
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