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在工程教育、研究和实践中学习及应用人工智能
发布时间:2020-08-03    

MathWorks是世界领先的技术计算和基于模型设计的软件开发商与供应商。MathWorks已与1100多所大学开展合作,除此之外,我们还拥有几千家工业客户。

人工智能(Artifical Intelligence,AI)是什么呢?Gartner说过,“人工智能几乎是炒作的定义。”关于AI的应用想必大家已经了解很多,包括深度学习、机器学习、机器人、自动驾驶、文本分析、计算机视觉、信号/音频处理等领域都可以用到AI。AI包括许多技术。从工程的角度来看,有些技术显得不那么重要,如用户交互界面和增强现实。对于MathWorks来说,我们在这个领域花了很多时间,研发了很多工具帮助大家。现在MathWorks也专注于深度学习领域,我们有一个深度学习的工具箱,所有大学都可以使用,可以用来授课。

在行业中,我们也面临着不同压力,一些行业企业也希望可以应用AI技术,例如飞机制造商希望应用在质量控制和测量、过热检测等方面,农业设备制造商希望应用在智能杂草检测方面,医疗器械公司希望能应用在临床研究阶段的烧伤诊断(医学成像)方面,无人机制造商希望能应用在卫星图像中的目标检测方面,等等。

行业需要我们有什么样的表现呢?他们希望使用起来能够更方便,性能更高,同时他们还希望能看到大量的应用实例,并且需要我们能够为复杂系统开发提供强大的工作流支持。对于大学来说,我们会提供培训课程。另外,针对互用性框架,现在有一些很通用的方法,我们也希望把它们整合到MathWorks的框架中。我们也希望能与更多平台进行整个网络的互用和互通。

我们在做什么?我们希望能帮助工程师和科学家获得使用AI的技能。自动化对于我们来说很重要,对于我们的工业客户而言也很重要,所以我们在很多方面都有创新。我们也利用自动化做出很多辅助的教学工具。对于深度学习来说,需要训练自由空间的检测网络。还可以生成CUDA?代码以在NVIDVA图形处理器(GPU)上执行定向非循环图形的网络。我们通过部署GPU的方法改善推理性能。GPU编码器通过以下方式提高推理性能:支持NVIDIA库;添加优化,包括自动调整、层融合和缓冲区最小化。我们可以把AI看作是工具箱中的一个工具,用不同的方式解决问题或解决新问题的另一种技术。这也有助于大家理解为什么MathWorks在谈论AI———我们一直在努力让工程师和科学家在工作流程中更轻松、更便捷地使用AI。

列举一个AI应用在铜加工中的实例。铜矿的产铜率为0.8%~2.0%,因此,必须将99%的开采材料作为废弃物清除。通过算法开发人员、冶金学家、数据科学家的共同努力,将AI技术应用于铜加工系统中,最终提高了铜的回收率。再举一个非常有意思的AI超过人类能力的例子。有一位名叫Jason Barnes的绅士鼓手,网上有很多他的视频,他在一次事故中失去了右小臂。Jason戴着一只佐治亚理工学院的研究人员为他设计的假肢鼓手,这只右手假肢可以拿着两个鼓棒,较长的一根是他的主要鼓棒,Jason通过弯曲肌肉直接控制它,就好像他用自己的手腕和手指控制着一样。较短的鼓棒是自主自动的,它根据Jason发送的信号或其他音乐家的乐曲自己演奏。视频中,Jason控制着右边较长的鼓棒,而自主鼓棒则在自己写笔记。这使Jason相比其他鼓手能够演奏更复杂和更快的节奏。

他们是怎么做到的呢?我们可以将应用程序看作一个控制系统,Jason和假肢一起工作来创作音乐。当Jason根据他听到的乐曲演奏时,会有一个反馈循环。该假体由肌电传感器输入,测量Jason手臂的肌肉运动,然后输入到笔记本电脑进行处理,再输入到主机上运行Simulink控制器。控制器参数决定了鼓棒的反应———Jason可以简单地通过向前或向后摆动手腕,同时将鼓棒从鼓上拿开,以收紧或放松来调整它们。此外,麦克风还可以收听Jason或其他音乐家正在演奏的音乐。这将通过相同的系统输入在同一个Simulink模型中运行AI算法,以控制自主鼓棒。研究人员不仅成功地恢复Jason的艺术性,而且赋予了他作为一个鼓手更加健全的能力。

AI是未来的大趋势,因此,更多的人需要学习AI以及如何应用它。我们可以通过工具进行模拟和实际操作,并与其他方法进行比较。同时,工程师、科学家和AI专家们要一起合作。

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