嵌入式平臺已經(jīng)成為嵌入式開發(fā)中不可或缺的一部分,徹底改變了我們的技術(shù)交互。這些平臺配備了深度學(xué)習(xí)算法,開啟了一個充滿可能性的世界,實現(xiàn)了智能設(shè)備、自主系統(tǒng)和智能應(yīng)用。深度學(xué)習(xí)算法在嵌入式平臺上的部署至關(guān)重要。
它涉及優(yōu)化和調(diào)整深度學(xué)習(xí)模型的過程,以便在資源受限的嵌入式系統(tǒng)上高效運行,如微控制器、FPGAs和CPU。這個部署過程通常需要模型壓縮、量化和其他技術(shù),以在不犧牲性能的情況下減少模型大小和計算需求。
與傳統(tǒng)計算系統(tǒng)相比,嵌入式平臺的內(nèi)存、處理能力和能源資源有限。因此,在這些平臺上部署深度學(xué)習(xí)算法需要仔細(xì)考慮硬件限制以及準(zhǔn)確性和資源利用率之間的權(quán)衡。
部署包括將訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)模型轉(zhuǎn)換成與目標(biāo)嵌入式平臺兼容的格式。這包括將模型轉(zhuǎn)換為特定于框架的格式,或者針對特定的硬件加速器或庫進(jìn)行優(yōu)化。
此外,部署深度學(xué)習(xí)算法在嵌入式平臺上通常涉及利用硬件加速技術(shù),如GPU加速、專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器或定制硬件設(shè)計,如FPGAs或ASICs。
在嵌入式開發(fā)中,這些硬件加速器可以顯著增強(qiáng)嵌入式平臺上深度學(xué)習(xí)算法的推理速度和能效。深度學(xué)習(xí)算法在嵌入式平臺上的部署通常包括以下內(nèi)容。
針對嵌入式部署優(yōu)化深度學(xué)習(xí)模型
在嵌入式平臺上部署深度學(xué)習(xí)算法需要仔細(xì)的優(yōu)化和適應(yīng)。模型壓縮、量化和修剪技術(shù)有助于減少模型的大小和計算需求,而不會影響性能。
嵌入式部署的硬件考慮事項
了解嵌入式平臺獨特的硬件限制對于成功部署至關(guān)重要。需要仔細(xì)分析可用內(nèi)存、處理能力和能量限制等因素。選擇有效利用目標(biāo)嵌入式平臺資源的深度學(xué)習(xí)模型和架構(gòu),對于優(yōu)化性能和效率至關(guān)重要。
為嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和調(diào)整模型
將經(jīng)過訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)模型轉(zhuǎn)換為與嵌入式平臺兼容的格式是部署過程中的關(guān)鍵一步。通常使用特定于框架的格式,如TensorFlowLite或ONNX。此外,調(diào)整模型以利用專門的硬件加速器,如GPU、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器或定制設(shè)計,如FPGAs或ASICs,可以顯著提高嵌入式平臺上的推理速度和能效。
實時性能和延遲限制
在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域,嵌入式開發(fā)中的實時性能和低延遲至關(guān)重要。深度學(xué)習(xí)算法必須滿足特定應(yīng)用的時序要求,確保推理過程的迅速高效執(zhí)行。在嵌入式平臺的有限資源中平衡實時需求需要仔細(xì)的優(yōu)化和微調(diào)。
如果部署的模型不滿足期望的性能或資源約束,迭代的細(xì)化過程可能是必要的。這可能涉及進(jìn)一步的模型優(yōu)化、硬件調(diào)整或算法更改,以提高部署的深度學(xué)習(xí)算法的性能或效率。
部署深度學(xué)習(xí)算法的框架和工具
已經(jīng)出現(xiàn)了幾種框架和工具來促進(jìn)深度學(xué)習(xí)算法在嵌入式平臺上的部署。TensorFlowLite、PyTorchMobile、Caffe2、OpenVINO和ARMCMSIS-NN庫是受歡迎的選擇,它們?yōu)榍度胧皆O(shè)備上的高效執(zhí)行提供了優(yōu)化的庫和運行時環(huán)境。
讓我們看幾個適合在嵌入式邊緣平臺上部署深度學(xué)習(xí)模型的用例。
l自動駕駛汽車:自動駕駛汽車在很大程度上依賴于使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNNs)或遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)等深度學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練的計算機(jī)視覺算法。這些系統(tǒng)處理安裝在自動駕駛汽車上的攝像頭的圖像,以檢測行人過街、路邊停放的汽車、騎自行車的人等物體,自動駕駛汽車根據(jù)這些物體執(zhí)行動作。
l醫(yī)療保健和遠(yuǎn)程監(jiān)控:醫(yī)療保健:深度學(xué)習(xí)在醫(yī)療保健行業(yè)正迅速獲得吸引力。例如,可穿戴傳感器和設(shè)備利用患者數(shù)據(jù)實時了解各種健康指標(biāo),包括整體健康狀況、血糖水平、血壓、心率等。這些技術(shù)利用深度學(xué)習(xí)算法來分析和解釋收集的數(shù)據(jù),為監(jiān)測和管理患者狀況提供有價值的信息。
未來趨勢和進(jìn)步
在嵌入式開發(fā)中,未來在嵌入式平臺上部署深度學(xué)習(xí)算法方面會有令人興奮的進(jìn)步。深度學(xué)習(xí)與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的集成進(jìn)一步擴(kuò)展了嵌入式人工智能的可能性。為嵌入式平臺上的深度學(xué)習(xí)算法量身定制的硬件設(shè)計也有望實現(xiàn),從而提高效率和性能。
在嵌入式平臺上部署深度學(xué)習(xí)算法涉及一個結(jié)構(gòu)化的過程,該過程優(yōu)化模型,考慮硬件約束,并解決實時性能要求。通過遵循這一流程,企業(yè)可以在資源受限的系統(tǒng)上利用人工智能的力量,推動創(chuàng)新,簡化運營,并提供卓越的產(chǎn)品和服務(wù)。擁抱這項技術(shù)使企業(yè)能夠釋放新的可能性,在當(dāng)今人工智能驅(qū)動的世界中實現(xiàn)可持續(xù)增長和成功。
結(jié)論
在嵌入式平臺上部署深度學(xué)習(xí)算法時,在嵌入式開發(fā)中,實時性能要求和延遲約束是關(guān)鍵的考慮因素,推理過程的高效執(zhí)行取決于這些因素。