新手做邊緣智慧專案 用這塊開發板快速上手!

作者:Lashley Wang

本文深入探討了「集中式智慧」到「分散式智慧」的轉變,介紹了TinyML和本地離線AI的應用。文章重點介紹了DFRobot的行空板,以及Gravity離線語音辨識模組、二哈識圖視覺模組等硬體產品,展示如何透過這些硬體實現離線語音控制、陌生人辨識警報、手勢控制等本地AI應用。此外,文章強調了TinyML的易用性。

你敢信嗎?一架能精準辨識目標的無人機,飛到深山峽谷就突然 「變傻」—— 因為沒了網絡,雲端的 「超級大腦」 發不出指令,它連個小樹枝都躲不開。但另一架同款無人機,即使掉進訊號盲區,也能靈活繞過障礙,穩穩落地。

差別就在於:後者把 “大腦” 裝在了自己身上。

「AI共行,智超現在」系列第二集,DFRobot夏青(Rockets Xia)老師會帶著大家一同了解:「集中式智慧」與「分散式智慧」的差別,及一系列有趣的項目。

*******************************************************
主講嘉賓:
夏青(Rockets Xia)
夏青(Rockets Xia),DFRobot資深工程師,蘑菇雲創客空間共同創辦人

夏青經常活躍於國內外創客社群。 2008年開始致力於推廣創客文化,促進創客運動在中國的發展,2010年與中國創客教父李大維等打造國內首個創客空間-新工場。 2013年在DFRobot和浦軟集團的支持下建置蘑菇雲創客空間。身為蘑菇雲創客空間共同創辦人,經常鼓勵和推動社區創客計畫的推進。身為DFRobot資深工程師,積極致力於推動人工智慧、物聯網等先進技術在創客及創客教育領域的落地與推廣。

*******************************************************

這兩年我們總說 AI,但多數時候想到的都是雲端數據中心 —— 像搜尋引擎、大語言模型這些 「集中式智慧」,全靠遠方的伺服器集群發力。 可一旦離開網路,這些智慧就成了 「紙上談兵」。 而今天要聊的 「分散式智慧」(也叫邊緣智慧),正在把 AI 從雲端 「拽」 到我們身邊。

图1

 

當智慧從 “雲端” 走到 “身邊”

集中式智慧和分散式智慧,簡直像兩個性格迥異的 「助手」:

  • 集中式智慧像個 「遠端專家」,啥都懂但依賴網路,反應慢半拍(比如需要聯網的語音助手);
  • 分散式智慧像個 「貼身保鏢」,不聯網也能幹活,反應快到毫秒級(比如離線就能識別手勢的智慧手錶)。

為什麼分散式智能這麼 「能幹」? 關鍵在於它把 AI 模型 「縮水」 了 —— 這就是 TinyML 技術的功勞。 它能把原本需要伺服器才能跑的 AI 模型,壓縮到能在單片機上運行,功耗低到用紐扣電池就能撐幾個月。

 

給邊緣設備裝上 「聰明的大腦」

要要讓設備本地變智慧,得有兩個硬傢伙:「大腦」(主控晶元)和 「五官」(感測器)。

先說 「大腦」。 邊緣設備的晶片不能像伺服器晶元那樣 「耗電如喝水」,得在算力、功耗、體積間找到平衡。 比如 DFRobot 的行空板 K10 學習主機板,就藏著個 「小而強」 的核心 —— 樂鑫 ESP32-S3 晶片。 這顆晶元是個 「全能選手」,既能處理數據又能跑 AI 模型,關鍵是功耗極低。 更妙的是,行空板 K10 直接把螢幕、感測器、擴展介面全集成了,拿到手就能練 TinyML,新手也能快速上手。

图2

它的 「姊妹款」 行空板 M10 則更側重 Python 程式設計,雖然配置各有側重,但都在踐行一個理念:讓 AI 從 「實驗室」 走到 「手心裡」。

图3

再看 「五官」, 沒有感測器,AI 再聰明也 「看不見、聽不著」。 DFRobot 的感測器家族裡,藏著不少 「高手」:

图4

  • Gravity 離線語音辨識模組:不用聯網,喊一句 「開燈」 就能觸發開關。 它會提前 「記住」 你的指令特徵,聽到匹配的聲音就立刻回應,特別適合智慧家居和工業控制;
  • SEN0305二哈識圖視覺模組:這可不是普通攝像頭。 按一下按鈕讓它 「看幾眼」 你的臉,它就能記住你,再見到時立刻認出 —— 全程本地運行,隱私安全感拉滿;
  • Gravity 語音合成模組:能把文字變成自然語音,搭配語音辨識模組,就能讓設備跟你 “對話”,比如把識別到的物體名稱 “說” 給你聽。

 

3個小專案,看懂本地 AI 有多實用

光說不練假把式,這幾個用 DFRobot 硬體做的小專案,能讓你秒懂本地 AI 的魅力:

  • 離線語音控設備:用Arduino UNO加離線語音模組,不用聯網,喊 「開風扇」 就轉,喊 「關燈」 就滅,延遲幾乎感覺不到;
  • 陌生人識別報警:Arduino 接個攝像頭和蜂鳴器,讓二哈識圖 「記住」 家人的臉,陌生人出現就亮紅燈、響警報,看家護院很靠譜;
  • 手勢控制 「魔法棒」:在行空板 K10 上裝個加速度感測器,畫個三角形,燈帶就變綠; 水準一揮,魔法帽就停下 —— 全靠本地 AI 實時判斷動作。

這些項目背後,藏著 TinyML 的 「魔法」:用 Edge Impulse 這類工具,普通人也能訓練模型,再把模型 「塞」 進單片機,不用寫複雜代碼也能玩 AI。

图5

從依賴雲端的 「集中式智慧」,到遍佈身邊的 「分散式智慧」,AI 正在變得更普惠、更安全、更靈活。 而 DFRobot 的硬體,就像給想入門的人搭了座橋 —— 不管你是學生、創客還是開發者,都能親手摸到智慧的脈搏。

這是本系列的第二集,下一集我們會聊語音、圖像這些 「多模態交互」 有多奇妙。 關注我們,下期見~

 

相關產品資訊

DFR0992-EN   行空板-K10
DigiKey 零件編號: 1738-DFR0992-EN-ND

行空板K10是一款專為資訊科技課程中的程式設計學習、物聯網及AI專案教學需求而開發的學習板。 它集攝像頭、LCD彩屏、麥克風、揚聲器、WiFi藍牙模組、RGB指示燈及多種感測器和擴展介面於一體,無需額外設備即可實現感測器控制、物聯網應用、圖像檢測、語音辨識、語音合成等AI專案。

DFRobot官網相關開發資源連結

 

DFR0706-EN   行空板-M10
DigiKey 零件編號: 1738-DFR0706-EN-ND

行空板(UNIHIKER)M10是一款高度集成的國產教學開源硬體(擁有自主智慧財產權),專為K12師生設計,適配資訊科技、物理、生物等學科的新課標跨學科教學要求。 集成單板電腦(4核CPU/512MB記憶體/16GB存儲)、Linux系統、完整Python環境、並預裝了常用Python庫,更自帶 2.8 英寸彩色觸摸屏及豐富感測器, 只需兩步就能開始Python教學平台。

DFRobot官網相關開發資源連結

 

DFR0975-U   基於ESP32-S3的高性能主控,適用於AIOT、圖像獲取、圖像識別專案
DigiKey 零件編號: 1738-DFR0975-U-ND

FireBeetle 2 ESP32-S3-U是一款基於ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8模組設計的主控板。 ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8模組擁有16MB Flash和8MB PSRAM,可以存儲更多的代碼和數據,模組搭載的ESP32-S3晶元擁有強大的神經網路運算能力和信號處理能力,適用於圖像識別、語音識別等專案。

DFRobot官網相關開發資源連結

 

DFR0100   創客教育入門學習套件,適用於Arduino UNO R3開發板和電子產品初學者
DigiKey 零件編號: DFR0100-ND

Arduino入門套件是專為電子電路搭建和程式設計邏輯初學者設計的一套工具包。 它涵蓋了從基礎的LED控制到複雜的環境感測、監測和執行器應用的課程內容。

DFRobot官網相關開發資源連結

 

SEN0539-EN   Gravity: 離線語音識別模組(I2C & UART)
DigiKey 零件編號: 1738-SEN0539-EN-ND

該模組採用了全新的離線語音辨識晶片。 內置135條常用的固定命令詞條,新增命令詞自學習功能,自學習的命令詞可以不是一段語音,可以是一段口哨、一個響指、一聲貓叫等,支援17條自學習命令詞。 採用雙麥克風收音使模組有更好的抗噪音能力和更遠的識別距離。 模組自帶一個喇叭和外接喇叭的介面,能即時語音反饋識別結果。 模塊採用I2C和UART兩種通訊方式,Gravity介面,相容Arduino Uno、Arduino leonardo、Arduino MEGA、FireBeetle 系列控制器,樹莓派,ESP32等主控。

DFRobot官網相關開發資源連結

 

SEN0305   Gravity: 二哈識圖(HuskyLens)AI 視覺感測器
DigiKey 零件編號: 1738-SEN0305-ND

二哈識圖(HuskyLens)是一款簡單易用的人工智慧視覺感測器,內置6種功能:人臉識別、物體追蹤、物體識別、巡線追蹤、顏色識別、標籤識別。 僅需一個按鍵即可完成AI訓練,擺脫繁瑣的訓練和複雜的視覺演算法,讓你更加專注於項目的構思和實現。

DFRobot官官網相關開發資源連結

 

DFR0760   Gravity:中英文語音合成模組V2.0
DigiKey 零件編號: 1738-DFR0760-ND

讓聲音為你的專案增添一抹特色! 連接上語音合成模組,再添加幾行簡單的代碼就可以讓您的專案開口說話。 無論是中文還是英文對於語音合成模組來說都是「so easy」,播報當前時間,播報環境數據統統不在話下,與語音辨識模組結合還可實現語音對話! 該模組採用I2C和UART兩種通訊方式,Gravity介面,相容絕大部分主控。 模組上已經自帶了一個喇叭,所以您無需再額外的添加喇叭。

DFRobot官網相關開發資源連結

 

小編的話

正如文章所介紹的,用「一塊教學板」的價格,把「算力+感知+軟體棧」一次性打包,以百元級成本解決了邊緣智慧開發中常見的環境搭建難、模型部署繁瑣和硬體碎片化三大痛點,為分散式智慧系統的快速原型開發和小批量部署提供了高效選擇,這正是DFRobot 行空板的核心價值!你覺得本地 AI 最適合用在什麼場景?您是否有使用DFRobot的開源硬體開發AI專案?您對相關開發有哪些經驗或疑問?歡迎到技術論壇留言,和DigiKey的朋友們一起分享交流!

聲明:各作者及/或論壇參與者於本網站所發表之意見、理念和觀點,概不反映 DigiKey 的意見、理念和觀點,亦非 DigiKey 的正式原則。

關於作者

Lashley Wang