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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
1NanoEdge 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:# @) ^( L# l$ E& A7 K
    • STEVAL-STWINKT1B: STWIN SensorTile Wireless Industrial Node development kit
      3 |4 ^9 E' u3 Q, t+ ]9 o
  • Discovery kits:) O, O4 g- H5 q) i8 I2 M
  • Nucleo boards:
    % _1 W+ h! p3 l( q  _% i" L
    • 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) D  a  t3 i( B$ t
, y: \; s' @  d
  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MCUC代码中。 NanoEdge* AI StudioAI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)& x3 B* S0 G; I5 K9 S6 J

1 K, J7 Q0 g  `$ V3 m7 z
2NanoEdge 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 5 f& F7 `! \9 t8 c0 h8 J/ g$ o
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。
% U+ M+ g8 |' d4 ]9 b& b1 {
NanoAI_02.PNG , w9 X7 s0 u" e" t. Y
随后会跳转到软件下载安装页面,$ a. I/ p' c# j
NanoAI_03.PNG * v  S; d( C! d7 t& W6 u4 Y( p
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
# w3 _' `4 w, I0 I7 j, T8 @0 ^
选择下载安装包开始安装,选择安装目录,6 m! o" C( I( Y, c: {
NanoAI_06.PNG ) U$ W0 f& W# }4 X
开始安装,
$ X( R0 d8 N; F* d- a! X
NanoAI_07.PNG 1 a3 f0 w$ V2 d
很快安装成功后
NanoAI_08.PNG
6 w& I6 d6 B" W( X3 S! ~, z
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
+ j9 R& S5 g& X
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 + F* }- k+ o- e- s8 B$ Z
输入授权码,就自动识别并显示绿色高亮点,
9 ?9 h8 F7 v2 G2 i8 a
NanoAI_12.PNG # J! Q% [- X9 T+ x+ [. b- C
正式进入首页,
1 z! R& R- x4 q4 v
NanoAI_13.PNG 2 p. E$ x8 t' K
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
6 k% K7 b' F4 [; l9 D9 A" T8 c
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,: g. x" Z8 D+ {7 D, {+ \% m
NanoAI_16.PNG
/ `( d  ]/ {9 t# p) i$ ~
包括异常和分类等,
NanoAI_17.PNG ' t; |9 l7 s+ {  U' g# p% Y
直接在多分类项下启动创建新项目
NanoAI_18.PNG 8 v/ [+ p7 _: ^' Q$ `- Y6 e
可以从选择的开发板中滚动选择适合的,
NanoAI_20.PNG
1 G2 a7 F8 J$ H) n$ k
目前还没有支持的显示为阴影,无法选中. l( |- F. Z; L( @0 A
NanoAI_19.PNG
2 N$ d3 F3 ]9 e* O% B
最终选择最常见的Nucleo-L479
/ c5 W# S' y% `
NanoAI_20.PNG
# E( m) U" w! C2 I! [- p0 z
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
2 r5 z+ Z* q/ G8 M$ Y+ C. j
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
+ y1 T% q" F* U; |1 C- ], q

8 f7 q5 z! N" I$ w0 x& ]' D
NanoAI_22.PNG . {1 p6 n0 @8 ]* F! U
这里用带电子表格造一些数据,导出为csv格式
NanoAI_23.PNG
: c" U& |* o: y2 Z7 ?
直接导入xls表格,因为格式识别不正确,无法提取数据
$ F: @8 L8 W. t! S6 ~8 J8 W" B3 D
NanoAI_24.PNG
' P! J3 W9 h% F
转换成csv就可以预览前20行的数据
NanoAI_25.PNG & B+ b: ], i5 N& q7 M
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,
0 m! X) e6 r1 W! f, }
NanoAI_26.PNG
* U6 i; G  y( A6 X2 k
可以进一步分析,这个是查重,筛选数据有效性的" C9 a" c4 \9 `6 i
NanoAI_27.PNG   G* E+ ^: O$ M  C; M9 r
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! o8 B- Q- L9 z: i; t
NanoAI_28.PNG
) r% }0 I3 y& H* k* J" T
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
& ~$ T! x  F& X
NanoAI_29.PNG
" q( B) u" u4 w" `
这样就显示了两个数据源的显示,7 e) z' {4 q4 C
NanoAI_30.PNG - c- v' \( j" z3 O
随后需要进行第三步benchmark的测试,取得基准值) m9 Z  X# t* S
NanoAI_31.PNG
% `& v/ ?) M8 c7 z) X8 z
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,
. v: f$ E, h/ x! E6 x# e  t5 h9 S
NanoAI_32.PNG 4 n* q; x: S2 H# y9 `( d( F& V8 {
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。; J' j0 o# f0 {8 [* y) T& ]0 j. h
NanoAI_33.PNG ) w& E/ ?1 u/ T% X; E; P
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
  Z+ W! e) o1 d+ s$ p1 L9 ?
NanoAI_34.PNG # M2 d$ I+ w+ j0 v; q0 B8 D, G) [8 U
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 ) s: R  x& C# Y% i6 y
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。
( Q, {% J- b# T- M7 a3 L
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

: w9 l$ K9 L$ U5 X" @3 g
最后一步就是部署阶段
NanoAI_39.PNG   j/ E  |6 K2 l1 W' W
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 ! U7 S2 o+ ?; i1 u/ E1 _
部署的过程提供了一个简易的hello范例代码% f9 x- k- d8 @) S
NanoAI_41.PNG ( ~! \* e: ^  ^: ]
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。0 |1 b# q/ g! ?  D3 n7 T4 b+ h

. }0 F  c$ ]# k3 k
+ I0 d7 d0 j! m' r8 I
3 M( j: \6 h- P/ `

- z$ P( _5 t: v" b: W4 w
& V/ O' D+ y4 E! D% O3 X' ], ?
/ b7 J; O: D4 B+ J1 q

) ~  h' I! p1 O; j7 Q8 J
1 q: L* X' r* [: V, D4 ?( s
NanoAI_37.PNG
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# K5 m  n& ?2 O- o4 d: x+ a- |; ^
onebyte 回答时间:2022-11-4 09:56:33
厉害7 r/ `) M. k9 \) m
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