基金項目：1.基于YOLOv5目標檢測和人臉識別相結合的課堂考勤研究，項目編號KYYB2021014；2.基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡的農(nóng)作物蟲害識別方法研究，項目編號2022KQNCX192

0 引言

近年來，人工智能（AI）技術和物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)以及發(fā)展，已經(jīng)從大學和實驗室的研究發(fā)展成為影響消費者和社會的技術，越來越多的智能終端設備進入到人們的生產(chǎn)生活當中。這些早期的研究主要是基于軟件的并在通用計算機上執(zhí)行，但隨著科技不斷地進步，邊緣人工智能、邊緣物聯(lián)網(wǎng)的人工智能和設備上的人工智能慢慢出現(xiàn)在研究人員視線里。與基于軟件的人工智能方法相比，這些方法還需要考慮部署人工智能和嵌入式硬件技術的硬件平臺。因此，在智能和嵌入式硬件之間存在著相互作用和聯(lián)系，嵌入式人工智能技術隨即出現(xiàn)在大眾生活中^[1]。

隨著電子領域的發(fā)展和不斷擴大其局限性，嵌入式系統(tǒng)的概念越來越多地出現(xiàn)在人們面前。這些系統(tǒng)可以在大量的商業(yè)、工業(yè)或學術目的的應用中遇到。例如，它們可以運用在消費電子、工業(yè)設備、汽車 電子產(chǎn)品、工業(yè)設備、汽車、飛機、加工工業(yè)、機器、音頻和視頻設備、家用電器、醫(yī)療設備、辦公設備（如打印機、掃描儀、傳真機）、監(jiān)控設備、自動售貨機等。智能電子產(chǎn)品的出現(xiàn)離不開嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)。嵌入式開發(fā)并不是一個孤立的系統(tǒng)或硬件開發(fā)，它需要綜合考慮硬件和軟件的結合并且在嵌入式操作系統(tǒng)框架下能夠運行的應用。嵌入式系統(tǒng)的復雜性和功能性是多年來廣泛研究的主題，其使用頻率也呈上升趨勢。正是由于嵌入式系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢如高質量和可靠性，高速度，低功耗，低成本，尺寸小，使得這些系統(tǒng)更容易攜帶。嵌入式技術是在嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展中應運而生的，它是依附于嵌入式系統(tǒng)，并推動嵌入式系統(tǒng)不斷向前發(fā)展的核心動力。嵌入式技術近年來得到了飛速的發(fā)展，特別是在人工智能時代，人們的需求決定了嵌入式開發(fā)會進一步釋放活力。

1 人工智能技術的發(fā)展和特點

人工智能(Artificial Intelligence, AI) 的學術概念正式誕生于1956 年在達特茅斯召開的人工智能研討會，約翰·麥卡錫提出：人工智能就是要讓機器的行為像人所表現(xiàn)的智能行為一樣。AI 是人工智能科學的總稱。它使用計算機來模擬人類的智能行為，并訓練計算機學習人類的行為，如學習、判斷和決策。正如它的名字那樣，人工智能是模仿人的一種技術；所以人工智能是以知識為主體，主要研究如何獲取、分析和學習知識并弄清楚怎樣表達知識，然后利用這些方法模仿人類處理事務的效果。人工智能融合了多門學科知識如數(shù)學、計算機科學、生物學等學科，它在語音識別、圖像處理、自然語言處理、智能機器人等應用中取得了令人矚目的成果^[2]。人工智能在社會發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的作用，它在提高勞動效率、降低勞動力成本、優(yōu)化人員結構配比、創(chuàng)造新的崗位和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面取得了舉世矚目的成果。

人工智能的發(fā)展是在一個個技術不斷突破中成長起來的；1943 年，人工神經(jīng)元模型被提出，開啟了人工神經(jīng)網(wǎng)絡研究的時代。1956 年，達特茅斯會議的召開，提出了人工智能的概念，這標志著人工智能的誕生，國際學術界的人工智能研究呈上升趨勢，并且學術交流頻繁。20 世紀70 年代，計算機的成本和計算能力逐漸提高，這使得對反向傳播算法的研究成為可能。20 世紀80 年代，反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡得到了廣泛認可，基于人工智能的算法研究也得到了發(fā)展。從2006 年到現(xiàn)在是人工智能快速發(fā)展的時期。這種快速發(fā)展主要是由于GPU 的廣泛普及，并行處理使得數(shù)據(jù)處理變得可以更快、更強，提高了計算能力；另一個原因是存儲容量的無限擴展，它允許大規(guī)模數(shù)據(jù)訪問，如地圖、圖片、文本和視頻流。2012 年AlexNet 算法在圖像分類比賽中取得冠軍，使得深度學習技術取得了重大突破；該算法在語音和視覺識別方面取得了很好的效果。2016 年由谷歌公司開發(fā)的圍棋人工智能程序（AlphaGo）戰(zhàn)勝李世石，徹底將人工智能推向研究的高潮。

近年來，人工智能發(fā)展迅速，它已經(jīng)改變了人們的生活方式。人工智能的發(fā)展已經(jīng)成為世界各國的一個重要世界各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略，提高國家競爭力和維護安全。許多國家都出臺了優(yōu)惠政策，并加強了對關鍵技術和人才的部署，以便在新一輪的國際競爭中占得先機。人工智能已經(jīng)成為各大科技公司關注和研究的熱門技術；谷歌、微軟和IBM 等大公司都致力于人工智能的研究，并將人工智能應用于越來越多的領域。

人工智能技術的發(fā)展所呈現(xiàn)出的一些特點首先表現(xiàn)在智能性，人工智能技術的出現(xiàn)，最終是為了替代手工勞作完成人類正常的生產(chǎn)活動。其次廣泛性是另外一個特點，人工智能由于應用領域的廣泛性決定這項技術具有廣泛性。在具體應用領域上表現(xiàn)為模型算法的不斷創(chuàng)新；各種新的模型算法不斷涌現(xiàn)，如深度學習、強化學習、遷移學習等。其次人工智能的發(fā)展離不開大量的數(shù)據(jù)支持；隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和各種傳感器的廣泛應用，數(shù)據(jù)量不斷增加，為人工智能的發(fā)展提供了更多的數(shù)據(jù)支持。在發(fā)展的過程中與其他技術的融合也是人工智能發(fā)展的一個重要特點，如人工智能與物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、云計算等技術的融合，可以為人工智能的應用提供更多的場景和可能性。人工智能的發(fā)展也逐步實現(xiàn)了自主學習的能力，即機器可以通過不斷的學習和優(yōu)化來提高自身的能力，這使得人工智能的應用更加智能化和自適應?？鐚W科交叉和應用領域的擴展也成為人工智能技術發(fā)展的一大特點。隨著技術的不斷創(chuàng)新，新的特點也會慢慢顯現(xiàn)。

2 嵌入式人工智能技術應用

人工智能（AI）技術在各個行業(yè)表現(xiàn)出色，使得將人工智能技術和嵌入式系統(tǒng)結合成為可能，構建AI 嵌入式系統(tǒng)成為當前技術熱點之一。目前在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)復雜機器學習算法有多條途徑，包括基于通用GPU多處理器架構的方案、基于專用運算加速引擎的定制化方案，以及基于現(xiàn)有處理器對算法進行深度優(yōu)化的方案等。這些技術方案各有優(yōu)缺點，并且在不同領域得到了應用^[3]。

嵌入式系統(tǒng)不僅僅是微控制器和產(chǎn)品之間的橋梁，更帶動著應用，紐帶作用是無法替代的?？刂剖莻鹘y(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的主要工作，而智能嵌入式系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收集處理、人機互動操作和事件處理決定上都表現(xiàn)出了智能化水平，分別叫智能感知、智能交互和智能決策^[4]。將人工智能和邊緣計算運用到嵌入式設備中，使得嵌入式正在走向智能計算領域。

嵌入式芯片設計廠家也抓住這一機遇在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)上取得成績。ARM 公司推出了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡推理框架ArmNN，該框架支持在ARM 嵌入式設備上運行；而且該公司還與Google 公司的TensorFlow Lite 結合，在嵌入式微處理器上進行人工智能算法部署^[5]。

在嵌入式人工智能應用的探索道路上，ST 公司一直走在行業(yè)前列。由ST 公司推出的STM32Cube.AI 是一個可以與深度學習算法框架相結合的一個先進的工具包，主要目的是在STM32 微控制器上運行人工神經(jīng)網(wǎng)絡。借助STM32Cube.AI，基于STM32 的邊緣智能網(wǎng)聯(lián)設備可以直接運行神經(jīng)網(wǎng)絡，可以在邊緣和即時響應中進行實時AI 計算，從而保護隱私減少占用網(wǎng)絡帶寬和消耗大量計算機功耗。

嵌入式人工智能技術在無人售貨機、智能化交通運輸行業(yè)、工業(yè)自動控制檢測及智慧現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)等各行業(yè)中也運用廣泛^[6]。隨著計算機視覺、邊緣計算、自然語言處理技術不斷發(fā)展，嵌入式人工智能機器人、汽車影音系統(tǒng)控制及嵌入式人工智能的智能手機等領域也相繼表現(xiàn)出色。

3 結束語

隨著人工智能技術的不斷發(fā)展及應用，嵌入式開發(fā)技術結合人工智能技術搭建人工智能嵌入式系統(tǒng)，可以使更多技術轉化為產(chǎn)品。而隨著面向嵌入式智能系統(tǒng)的高性能、低功耗處理器，面向嵌入式系統(tǒng)的輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡等問題不斷被解決，嵌入式技術開發(fā)將會迎來一個新的突破。

參考文獻：

[1] ZHANG C M, LU Y. Study on artificial intelligence: the state of the art and future prospects[J].Journal of Industrial Information Integration, 2021.

[2] 陶永亮,高金莎.人工智能技術特點與創(chuàng)新模式研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊,2022,35(11):1-5.

[3] 應忍冬.AI嵌入式系統(tǒng):算法優(yōu)化與實現(xiàn)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2021.

[4] 李瑞霞,馬伊棟,潘世生.嵌入式人工智能的應用與展望[J].電子世界,2021(4):8-9.

[5] 張昊.嵌入式人工智能研究[J].通訊世界,2019(11):110-111.

[6] 畢盛.嵌入式人工智能技術開發(fā)及應用[J].電子產(chǎn)品世界,2019(5):14-16+25.

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年7月期）