人工智能实验室建设方案

随着人工智能技术的迅猛发展，企事业单位对具备高素质技术应用能力的人才需求愈发迫切。为满足这一行业趋势，人工智能技术服务专业应运而生，其核心目标在于培养具备全面能力的人工智能应用型人才。为此，我们致力于建设一个高标准、高质量的实验室，以提供学生动手实践的空间，确保他们能够将所学理论知识转化为实际操作能力。

 

一、实验室解决方案

 

 

 

 

1.1 实训设备

1、设备外观

 

 

 

 

 

 

  

图4-2-1 人工智能实训装置                  图4-2-2 人工智能小车

 

  

 

 

图4-2-3 人工智能视觉实训平台           图4-2-4 人工智能语音实训平台

 

2、主控系统参数

1.CPU处理器：双核ARMCortex-A72+四核ARMCortex-A53，CPU主频1.8GHz×2+1.4GHz×4。

 

2.AI加速器：

①内存1GBLPDDR。

②存储8GBEMMC。

③支持8bit运算，运算性能3.0TOPS。

④支持TensorFlow、Caffe、ONNX、Darknet模型。

⑤支持OpenCL/OpenVX。

⑥支持主流Linux系统；USB3.0接口。

 

3.NPU人工智能神经网络处理器：

①集成神经网络处理器NPU，支持8bit/16bit运算，运算性能3.0TOPS。

②支持TensorFlow、Caffe、Pytorch、Mxnet、Darknet、onnx等多种模型。

③提供AI开发工具，支持模型快速转换。

 

4.GPU图形处理器：

①四核GPU：ARMMali-T860MP4性能。

②支持OpenGLES1.1/2.0/3.0/3.1,OpenVG1.1,OpenCL,DX11。

③支持AFBC(帧缓冲压缩)。

 

5.VPU视频处理器：

①支持4KVP9and4K10bitsH265/H264视频解码，60fps。

②支持1080P多格式视频解码(VC-1,MPEG-1/2/4,VP8)。

③支持1080P视频编码，支持H.264，VP8格式视频后期处理器：反交错、去噪、边缘/细节/色彩优化。

 

 

1.2 产品架构

 

 

 

1.3 产品功能

 

 

1.4 技术优势

1．强大的硬件功能：唯众实训平台的核心板采用了高性能的六核ARM 64位处理器，包括双核Cortex-A72和四核Cortex-A53，主频高达1.8GHz。此外，还配备了强大的GPU（四核ARM Mali-T860 MP4）和专用的人工智能NPU，支持8bit/16bit运算，运算性能高达3.0TOPs。内存和存储方面，配备了6GB LPDDR3内存和32GB eMMC存储。通信方面，支持多种通信协议，如TCP/IP、WIFI、蓝牙等，并配备了丰富的外设接口，如SPI、IIC、UART、GPIO等，充分满足了学生和老师在不同学习和开发场景下的需求。

2．广泛支持深度学习框架：唯众人工智能AI实训平台支持TensorFlow、Keras、Caffe、Mxnet、Pytorch等多种主流的深度学习框架，并在基础环境中提供了TensorFlow、Keras、YoLo v3的开发环境和依赖。这种广泛的框架支持使得学生和老师可以灵活地选择和使用他们熟悉的框架进行学习和开发。

3．零编程支持：通过采用ESP32模块和MicroPython开发语言，唯众人工智能AI实训平台使得学生和老师在无需了解底层知识的情况下，就可以结合平台的识别结果做出AIoT的典型行业应用的小型模型。这种零编程的方式大大降低了学习和开发的难度，使得更多的人可以参与到人工智能和物联网的应用中。

4．物联网的完美融合：唯众人工智能AI实训平台在硬件设计上考虑了物联网、人工智能和嵌入式三个专业的需求，使得一台设备可以满足多个专业的实训需求。这种设计大大提高了设备的复用率，减少了学校实训室场地和资金的压力。

5．可视化界面设计工具：唯众可视化界面设计工具为师生提供了一个图形化的界面设计环境，通过拖拽和移动控件，可以方便地完成页面设计。这种工具大大降低了AIoT应用程序开发的难度，使得没有编程基础的学生和老师也可以快速上手。

6．模型转换支持：唯众人工智能AI实训平台提供了模型转换工具，可以将X86架构计算机上生成的模型转换为ARM64架构平台能够运行的模型。这种转换功能解决了学生和老师的人工智能项目跨平台部署的问题，使得项目可以在不同的硬件平台上运行。

7．完整的开发环境：唯众人工智能AI实训平台提供了包括TensorFlow、Keras、Python、OpenCV、PIL、gcc、scipy等在内的完整开发环境，学生和老师无需自己搭建复杂的开发环境，可以直接进行实训项目案例的学习。同时，平台还提供了基础环境镜像包，方便用户随时恢复初始状态。此外，唯众的人工智能技术团队会不定期对开发环境进行扩展以适配新的业务场景，保证了平台的持续更新和发展。

 

二、实验室建设内容及空间设计

实验室的整体布局和功能区域精心设计，旨在营造一个沉浸式、实用性强且富有启发性的学习环境。

 

实训室建设内容分布图

体验区

l 动态展示区域：设置大型显示屏，生动展现AI技术在现实生活中的实时应用，例如人脸识别、物体识别等，以直观方式呈现AI技术的魅力。

l 产品演示区：陈列各类智能设备，如智能机器人、智能家居产品等，让参观者亲身体验AI产品的实际操作和功能特性。

l 创新成果展览区：展出由学生和教师研发的AI创新项目作品，激发学生们的创新思维和探索热情。

l 硬件展示区：陈列AI技术的核心硬件组件，如GPU、CPU、传感器等，加深学生对AI技术硬件基础的理解。

l 文化与理念墙：详尽介绍AI的发展历程、重要应用以及实训室的教育理念与培养目标，辅以智能调光的灯光系统，增强互动性与趣味性。

 

人工智能体验厅效果图

实训区

l 硬件实践平台：提供一系列专业实训设备，如唯众人工智能AIoT实训装置、人工智能视觉实训平台、人工智能语音实训平台和人工智能创新实践小车等，确保学生能够围绕物联网、计算机视觉、语音识别、机器人技术等领域进行实践操作。

l 编程与数据分析工作站：配备标准PC机，供学生进行编程、数据分析等软件层面的实训活动，并设有完善的实训工位，保障实训过程的稳定进行。

l 线上教育资源：依托IT教学云平台，提供丰富的在线课程和学习资源，助力学生自主学习；利用云虚拟实训平台模拟真实场景，进行远程实训教学。

l 一体化开发工具：融合云平台整合多种AI工具与服务，提供一站式的解决方案；图形化编程工具降低编程入门难度，可视化界面设计工具帮助学生轻松构建AI应用界面。

 

 

人工智能实训室效果图

 

资源系统

囊括全面的人工智能学习资料库，覆盖基础理论、计算机视觉、语音识别、综合项目案例、Python专项教学、TensorFlow框架详解以及Linux操作系统、Hadoop/Spark大数据处理等相关资源，满足不同层次和方向的学生需求。

 

组装测试区

l DIY工位与工具准备：设立专门的组装工位，配备齐全的组装调试工具如螺丝刀、焊台、示波器等，为学生提供足够的空间与设施进行AI设备的组装与调试。

l 性能测试设施：设立实验赛道，专用于验证和测试机器人及其他AI设备的导航、移动等功能性能；提供多种传感器、执行器等测试组件，确保AI设备各项性能指标得到精准检验。

 

三、教学支持

3.1 理论教学

唯众在人工智能教育领域的产品线堪称全面，覆盖从中高职到本科学生的多元化需求。通过一系列精心打造的教学资源和教学仪器，唯众不仅为学校在人工智能开课过程中解决了师资、教学资源、实训资源、实训设备以及行业应用对接等难题，更通过其IT教学云平台，为学生和教师提供了一个高效便捷的学习和教学环境。

在教学资源方面，唯众的课程设置极为全面，从基础的《Linux 基础》、《Python 基础》开始，逐步深入到《Python 进阶》、《TensorFlow 进阶》，再到与实际应用紧密结合的《Python 网络爬虫》、《Hadoop 生态系统与环境搭建》、《Spark 大数据分析》等，构建了一个完整的人工智能学习体系。特别是针对Python和TensorFlow的深入教学，展现了唯众在人工智能教育领域的深厚底蕴与前瞻性视野。

此外，唯众还推出了多个人工智能高级课程资源，如数据处理、神经网络、计算机视觉和自然语言处理等，这些均是当前人工智能领域的热门方向。配套的教程、课件、教案和示例源码资源，让学习和教学过程更加流畅高效。学生可以直接在IT教学云平台上学习，教师则可利用这些资源进行教学，大大减轻了备课压力。

 

 

3.2 实操实训

唯众人工智能实训设备的设计理念清晰明确，旨在解决学校在建设人工智能实训室时遇到的师资、资金及上手困难等问题。这些问题往往是制约学校人工智能专业发展的瓶颈。唯众通过提供一站式解决方案，显著简化了人工智能实训的复杂性，让师生能够更专注于实训项目的开发与实践。

唯众将实训开发所需的所有环境预先配置在系统镜像中，以平台的形式直接提供给师生使用。这样的设计大幅减少了环境搭建时间，使师生能够更快速地进入实训环节。同时，经过优化和测试的环境也降低了因配置不当导致的实训失败率。

实训资源方面，唯众涵盖了人工智能的多个重要领域，包括人工智能基础、机器学习、计算机视觉、自然语言处理、Hadoop生态开发和Spark大数据分析等，既全面又紧跟技术发展趋势。通过这些实训资源，学校能够为学生提供更加贴近实际需求的实训内容，有助于培养学生的实践能力和创新精神。

此外，唯众的人工智能实训设备注重实训项目的可视化和实用性。学生和老师可以在短时间内完成实训项目，而且这些项目都是看得见、摸得着的，有助于增强学生的学习成就感和老师的教学效果。

 

 

人工智能基础资源包作为唯众实训平台的重要组成部分，为初学者和资深开发者提供了一站式的环境依赖搭建服务。该资源包详细包含了人工智能实训开发所需的基础软件环境以及各种开发调试软件工具，极大地简化了开发者的准备工作。其中，Python和TensorFlow的包含为开发者提供了强大的工具支持，用于实现各种人工智能应用。此外，资源包还包含了其他一系列在人工智能领域中常用的工具和库，为开发者提供了丰富的功能和便利的开发体验。

人工智能视觉资源包则提供了丰富的图像操作和检测类实验，如滑块控制三原色实验、轮廓边界框检测实验、表面划痕检测实验、行人检测实验、车牌目标识别实验以及人脸检测实验等，有助于学生在实践中深入理解和应用人工智能视觉技术。