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【NanoEdge AI Studio】超乎寻常的探索体验

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北方. 发布时间:2022-9-15 15:53
1、NanoEdge AI Studio V3的概述
1.1 首先感谢社区提供的活动【学习有奖】深度学习STM32自动化机器学习工具——NanoEdge AI Studio以及丰富的学习资源,才一步步测了一遍,其实文档不是很好找,毕竟太新鲜。最初是为了评测最新的Seed  WIO AI Lite,可惜不适合,这个再试用阶段的工具只支持以下开发板。
  • Evaluation board:: C, W9 ?8 f2 T- h. r
    • STEVAL-STWINKT1B: STWIN SensorTile Wireless Industrial Node development kit
      3 H' p2 ]5 t1 _9 u$ L) }. D
  • Discovery kits:2 o1 ?8 M. ^. Q+ Y0 {; b' w
  • Nucleo boards:
    ' }+ d3 T; b' q  P2 |
    • NUCLEO-F401RE: STM32 Nucleo-64 development board with STM32F401RE MCU
    • NUCLEO-F411RE: STM32 Nucleo-64 development board with STM32F411RE MCU
    • NUCLEO-G071RB: STM32 Nucleo-64 development board with STM32G071RB MCU
    • NUCLEO-G474RE: STM32 Nucleo-64 development board with STM32G474RE MCU
    • NUCLEO-H743ZI2: STM32 Nucleo-144 development board with STM32H743ZI MCU
    • NUCLEO-L432KC: STM32 Nucleo-32 development board with STM32L432KC MCU
    • NUCLEO-L433RC-P: STM32 Nucleo-64 development board with STM32L433RC MCU
    • NUCLEO-L476RG: STM32 Nucleo-64 development board with STM32L476RG MCU
    • NUCLEO-WB55RG: STM32 Nucleo-64 development board with STM32WB55RG MCU
    • NUCLEO-WL55JC: STM32 Nucleo-64 development board with STM32WL55JCI MCU
      * U: O0 T" V# k9 t

: p9 X) U8 B! Q% _4 x9 ~, I
  这个开发工具解决的是深度学习的痛点,就是数据清洗和数据加载,无论在AI领域的专业水平如何,通过NanoedgeAI Studio,都可以找到最适合嵌入式项目的AI库,并将机器学习功能加入到MCU的C代码中。 NanoEdge* AI Studio为AI库嵌入一个自动搜索引擎,开发人员只需五步操作,即可基于最少量数据,为自己的项目生成最优机器学习库。创建之后,该库被加载到微控制器中,以便在边缘直接进行训练和推理,从而提高安全性并减少延迟。    这个过程不是说说而已,而是已经做到了。最新的V3支持两种新的功能,支持的支持的两种算法(异常检测和分类)现在有了更多的库的支持。此外,新版本中还对这些算法进行了优化,以提高其在现有用例上的性能。因此,当切换到新的软件版本时,嵌入式开发人员可以体验到更出色的资源管理或更快的执行速度。还增加了简单易用的全新数据记录功能,这个功能目前只针对STWIN SensorTile一种开发板,但是已经看到这个是一个更吸引人的两点。(提醒:本帖多图慎入)
' Q2 z: l& p2 \. h7 [+ E& a& q
0 h! f7 }/ H8 ?" O  a0 q
2、NanoEdge AI Studio的安装
2.1 安装的过程可以提供商业包和3个月评估包的选择,其中还可以把授权服务器设定为远程的。原来觉得只为了3个月的体验下载,就一直没有下载使用,因为软件的学习曲线还是比较陡峭的,如果不用学习负担太重,但是参与活动并下载使用后,发现易用性过于好了,基本上1天上手。基础是对数据的概念比较熟悉,而且也有现成的数据。
可以首先访问st官网的页面,
NanoAI_00.PNG
首先按照下图的网址进入下载网页,
NanoAI_01.PNG ( |+ p" J/ X: u) i4 ]. @
正确填写好数据后提交按钮高亮,就可以提交。并不需要专门注册,这里就提交成功,注册码会发到注册的邮箱。
( W$ t+ o' M$ V
NanoAI_02.PNG . U, c0 N  i( N: J; W* _. F+ M$ u9 U
随后会跳转到软件下载安装页面,
+ E# ~9 Y: h3 `# n% @% y
NanoAI_03.PNG 5 c5 m. t& C- m/ N* h: t4 Q
选择Windows10的版本下载,同时可以下载软件说明,同时了解以下基本的情况。
NanoAI_04.PNG 6 ?% a; F2 D8 P- Q( d
选择下载安装包开始安装,选择安装目录,
3 r% ~% _' T- S# h' \$ j5 B5 g
NanoAI_06.PNG 0 v3 E2 h% W$ G; P
开始安装,
; z: b- @6 z4 U8 t/ Q1 ~
NanoAI_07.PNG 6 p2 p6 |& j8 [: I* c5 W. v# R
很快安装成功后
NanoAI_08.PNG
; r: _' P/ W" w/ N& n& Q6 j
直接启动程序,
NanoAI_10.PNG
需要选择基本的设置,如工作目录,
NanoAI_09.PNG 4 r$ l" ?! b% `8 a* V0 @5 g
这时没有授权码是无法进入的,
NanoAI_12.jpg
从收到的确认邮件中找到授权码
NanoAI_11.PNG
2 U" M9 I$ E; g; {; D; K7 f
输入授权码,就自动识别并显示绿色高亮点,5 B: }1 _( W, K7 }9 r! g( z
NanoAI_12.PNG 4 Z/ I" M1 M: Q+ q8 N
正式进入首页,/ C- `$ l1 }, p. R8 z
NanoAI_13.PNG
) g! q" x1 Z- T: H- ^# ~
从最右侧的Data logger功能就可以进入到前面提到的新功能,只支持一种开发板
NanoAI_15.1.PNG
3 i2 ^7 u9 z$ S
这个可以支持所有的板载传感器数据采集和记录。
其他的功能可以逐个浏览,
& I( ~' X' ^8 e9 q
NanoAI_16.PNG % E6 e8 Y+ D2 l% X. W- T# N7 @' d6 _, }
包括异常和分类等,
NanoAI_17.PNG
5 f# e# @9 f3 I) Q
直接在多分类项下启动创建新项目
NanoAI_18.PNG 1 i* r) \$ q3 m4 G5 U5 j5 ~$ b- s
可以从选择的开发板中滚动选择适合的,
NanoAI_20.PNG 5 W% [" `2 s$ [; h( c
目前还没有支持的显示为阴影,无法选中
% C7 c8 ]& K( W5 l( h9 A. Y6 h
NanoAI_19.PNG
4 P/ f) p+ l# i. }$ ~% V9 r
最终选择最常见的Nucleo-L479
/ ]& a, }  z  r/ x" z. b2 x6 {
NanoAI_20.PNG : i- @7 ?/ M& j& L1 {' c
随后提示如何输入数据,需要建议的格式,可以用逗号等分隔符,用文本的方式导入
NanoAI_21.PNG - ~/ t. w+ F2 ~/ ^: F# ]
这里还提供了多种选择,包括用data logger的DAT文件,以及直接从USB口进行数据采样
/ m9 w% e7 S6 v6 q

0 q; e5 _" \/ Q, ]4 b0 p/ _. x" s' \
NanoAI_22.PNG
2 a5 t3 y8 u0 h/ V+ V% q0 r
这里用带电子表格造一些数据,导出为csv格式
NanoAI_23.PNG 3 C: n' \8 U4 Q( g) y
直接导入xls表格,因为格式识别不正确,无法提取数据( U" W: I0 _( i! E( [1 B5 w# Y
NanoAI_24.PNG , e; `9 I4 G& f4 E" p7 t* F
转换成csv就可以预览前20行的数据
NanoAI_25.PNG
3 g' R  U0 W) {  B& l
数据导入后,进行初步的分析,并用图形化,这个是用了傅里叶变换的FFT方法求方差和频谱,
% \; @" G7 |* ?; q
NanoAI_26.PNG 7 }! O! n/ g% q3 |( \, P
可以进一步分析,这个是查重,筛选数据有效性的% J$ Z0 _/ g# @' P. w5 d
NanoAI_27.PNG & J( w2 |, P( q& j
选择输出目录和文件名,把格式化的数据存在本地供后续使用2 J" E9 q+ k2 Y* D% `4 G
NanoAI_28.PNG . a0 E: Y6 T# d
对应数据分析而已,一个是训练集,一个是验证集,因此需要2个数据源,这里也是按照这个来区分的,更多的数据源,也可以,可以自动分类
# d+ g- F: k. ^# M
NanoAI_29.PNG : e5 ~3 p( k6 w9 ]$ d- B& R+ z
这样就显示了两个数据源的显示,
, y& e$ U; l: R
NanoAI_30.PNG   Y0 q9 M( k) {; p
随后需要进行第三步benchmark的测试,取得基准值
/ S* k. w' T/ {0 _, w; X
NanoAI_31.PNG
# [$ O$ p& y; g' ^
这个过程是依赖桌面机进行的训练,花费的时间长,巨大的数据需要更强大的计算能力,可以要算数十个小时,
4 u+ z3 D  z- T
NanoAI_32.PNG
* W0 Z( M- [/ H+ M+ @) I
可以看到动态迭代的情况,因为这个数据简单,可以看到很快就收敛,精度100%,真正的数据是按照一个反函数的曲线,并且有波动。这个过程是巨大的计算机资源消耗过程,而且这个过程非常需要经验。
因此,这个过程挑战巨大,AI攻城狮往往自称炼金师,及时说这个过程有很多玄学的地方,经验和运气同样重要。
没有这个工具,就需要手动炼金,现在这个软件,实现了数据导入和训练的自动化,和可视化,这部分就是这个软件最核心和有价值的部分。
  ~$ l9 A$ X& G5 Y
NanoAI_33.PNG
. c# \' M& D6 u& P4 o
本例中有限的数据也提供了半个小时的时间,现在全部完成了
4 E; \# h( f% L3 `. [, W$ l8 f7 y3 \) k
NanoAI_34.PNG 2 s) B5 e6 p5 T" n" _+ [2 [
下一步是模拟的过程,这个也是一个亮点
NanoAI_35.PNG
,在反复的调试过程中,都加载到硬件中,基于失效数据和失效模型的测试和硬件问题混在一起,更能难调试。而这个功能,假定在虚拟机上执行,极大提高了深度学习软件的开发效率。
在这个过程中,因为无法访问远程服务器的认证和授权,不能生产库文件。这个页面就是提示操作方法,把关键的数据,这时json格式的,复制下来,
NanoAI_35.PNG
然后粘贴在验证网站上的对应位置,云端计算结果,并生产zip格式的库文件。
NanoAI_36.PNG 2 h9 X: M. s1 a+ M: \3 w) J4 x
比较可惜的是我所用的计算机在防火墙保护下很多端口是封闭的,所以不能随意访问未授权的远端服务器,所以,远程服务器无法访问并验证我的本地授权码,提示搞不成。这个过程虽然不够完美,但是,也用故障的方式,提醒大家注意网络安全,使用正版软件,如果能够提供效能提高和安全保证,这样的人工智能开发使用费应该是有所值的。
+ {, k, l# L, U" o3 r) q' i
NanoAI_38.1.PNG
如果购买了授权码,再配置页面,需要选择合适的代理服务器,这里也提供了IP地址

. E0 b( j4 Y. ~3 y" [  L% j
最后一步就是部署阶段
NanoAI_39.PNG
. L) u/ {9 n8 r
这里选择适合的库模型,生成模型,并下载后嵌入到程序代码中,这里分为演示用,调试用和生产用,代码需要正确地授权,才能使用,应该不同阶段的价格差别很大的。
NanoAI_40.PNG
  t9 `5 O  s4 a+ ~: L
部署的过程提供了一个简易的hello范例代码" P/ |' g. o- E5 }3 J' z7 G
NanoAI_41.PNG
) J$ t6 y" I1 w# s3 r- H
这样就形成了完整的开发链条。
3 小结
   整个使用过程顺畅,结果完美。
   需要了解的是这个过程并不是想象中的简单,只是通过NanoEdge AI Studio实现了一个超乎寻常的探索体验,发现了完全没有想到的优秀。这样,可以跳过硬件部署和开发过程,直接进行自有模型的生产,反复测试。
   在完成了WIO AI Lite的评测后,找一个在可用范围内的开发板,完整实现从开发,数据调试到应用部署的过程,在3个月的有效期捏完成,应该是一个非常丝滑的体验。本次评测完毕。
6 r/ d" V+ V1 h& o

, \  o* `5 x1 Y. E, S+ Z

& b+ t7 p, D% I. B
" C2 {. ]/ m5 c  `
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* N/ w; \# b1 P. \+ z
7 u' W6 r* T! N) U# C

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NanoAI_37.PNG
赞 收藏 1 评论2 发布时间:2022-9-15 15:53

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2个回答
STMCU-管管 回答时间:2022-9-16 09:35:54
相当详细
: q7 v0 J/ T! A
onebyte 回答时间:2022-11-4 09:56:33
厉害
- U# I( h* M$ p( ~8 }' ?$ J2 N: u
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