scipy exercises

本文通过三个具体的实例介绍如何使用Python进行数值优化与矩阵运算。包括最小二乘法求解过确定系统的最佳拟合解、寻找特定函数的最大值及计算矩阵中各元素间的欧几里得距离。

Exercise 10.1: Least squares Generate matrix A ∈ Rm×n with m > n. Also generate some vector b ∈ Rm. Now find x = argminxkAx−bk2. Print the norm of the residual.

import numpy as np 
import scipy.optimize as opt 

#Exercise 10.1
m = 5
n = 3
A = np.random.normal(3,1, (m, n))
b = np.random.normal(5,1,(m, 1))
x = np.dot(np.dot(np.linalg.inv(np.dot(A.T, A)), A.T), b)
print(x)


Exercise 10.2: Optimization Find the maximum of the function
f(x) = sin2(x−2)e−x2

import numpy as np 
import scipy.optimize as opt 

#Exercise 10.2
def f(x):
	return - np.power(np.sin(x - 2), 2) * np.exp(- np.power(x, 2))
res = opt.minimize_scalar(f)
print(res.fun)

Exercise 10.3: Pairwise distances Let X be a matrix with n rows and m columns. How can you compute the pairwise distances between every two rows?
As an example application, consider n cities, and we are given their coordinates in two columns. Now we want a nice table that tells us for each two cities, how far they are apart.

import numpy as np 
import scipy.spatial as spa 

X = np.array([[0,1], [0,2], [2,5], [4,3]])
pair_dis = spa.distance.pdist(X, 'euclidean') #以向量的二范数作为距离的计算方法
n = X.shape[0]
for first in range(0, n):
	for second in range(first+1, n):
		print('The distance between city {} and city {} is {}.'.format(
			first, second, pair_dis[int((n+n-1-first)*first/2 + second-first-1)]))



【无线传感器】使用 MATLAB和 XBee连续监控温度传感器无线网络研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕使用MATLAB和XBee技术实现温度传感器无线网络的连续监控展开研究,介绍了如何构建无线传感网络系统,并利用MATLAB进行数据采集、处理与可视化分析。系统通过XBee模块实现传感器节点间的无线通信,实时传输温度数据至主机,MATLAB负责接收并处理数据,实现对环境温度的动态监测。文中详细阐述了硬件连接、通信协议配置、数据解析及软件编程实现过程,并提供了完整的MATLAB代码示例,便于读者复现和应用。该方案具有良好的扩展性和实用性,适用于远程环境监测场景。; 适合人群:具备一定MATLAB编程基础和无线通信基础知识的高校学生、科研人员及工程技术人员,尤其适合从事物联网、传感器网络相关项目开发的初学者与中级开发者。; 使用场景及目标:①实现基于XBee的无线温度传感网络搭建;②掌握MATLAB与无线模块的数据通信方法;③完成实时数据采集、处理与可视化;④为环境监测、工业测控等实际应用场景提供技术参考。; 阅读建议:建议读者结合文中提供的MATLAB代码与硬件连接图进行实践操作,先从简单的点对点通信入手,逐步扩展到多节点网络,同时可进一步探索数据滤波、异常检测、远程报警等功能的集成。
内容概要:本文系统讲解了边缘AI模型部署与优化的完整流程,涵盖核心挑战(算力、功耗、实时性、资源限制)与设计原则,详细对比主流边缘AI芯片平台(如ESP32-S3、RK3588、Jetson系列、Coral等)的性能参数与适用场景,并以RK3588部署YOLOv8为例,演示从PyTorch模型导出、ONNX转换、RKNN量化到Tengine推理的全流程。文章重点介绍多维度优化策略,包括模型轻量化(结构选择、输入尺寸调整)、量化(INT8/FP16)、剪枝与蒸馏、算子融合、批处理、硬件加速预处理及DVFS动态调频等,显著提升帧率并降低功耗。通过三个实战案例验证优化效果,最后提供常见问题解决方案与未来技术趋势。; 适合人群:具备一定AI模型开发经验的工程师,尤其是从事边缘计算、嵌入式AI、计算机视觉应用研发的技术人员,工作年限建议1-5年;熟悉Python、C++及深度学习框架(如PyTorch、TensorFlow)者更佳。; 使用场景及目标:①在资源受限的边缘设备上高效部署AI模型;②实现高帧率与低功耗的双重优化目标;③掌握从芯片选型、模型转换到系统级调优的全链路能力;④解决实际部署中的精度损失、内存溢出、NPU利用率低等问题。; 阅读建议:建议结合文中提供的代码实例与工具链(如RKNN Toolkit、Tengine、TensorRT)动手实践,重点关注量化校准、模型压缩与硬件协同优化环节,同时参考选型表格匹配具体应用场景,并利用功耗监测工具进行闭环调优。
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