未來已來。在人工智能的浪潮中，我們該如何應(yīng)對這個技術(shù)與智能并駕齊驅(qū)的時代？自動化工程學(xué)院研究生精品課程“嵌入式人工智能”課程，給出了自己的解答。
“嵌入式人工智能”課程負(fù)責(zé)人楊峰副教授
見到課程負(fù)責(zé)人楊峰副教授時，《嵌入式人工智能》一書正放在他案頭，作為課程的教材，該書從嵌入式人工智能的基礎(chǔ)概念入手，基于華為昇騰系列（Ascend）AI處理器和CANN基礎(chǔ)軟件，對嵌入式AI軟、硬件開發(fā)平臺，昇騰AI算子開發(fā)、昇騰AI應(yīng)用開發(fā)等進(jìn)行了邏輯清晰、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)年U釋，令該教材因貼合實(shí)際應(yīng)用場景而更加接地氣。
榮譽(yù)證書
作為課程負(fù)責(zé)人，楊峰帶領(lǐng)團(tuán)隊老師長期致力于課程的深耕，在與華為專家的合力探索下，經(jīng)過兩年時間的實(shí)踐，已開發(fā)完成多個嵌入式人工智能實(shí)踐教學(xué)案例，配套建設(shè)了相應(yīng)的教學(xué)課件、教材及相關(guān)的數(shù)字資源，成為校內(nèi)體現(xiàn)實(shí)踐為先、具有產(chǎn)教示范作用的人工智能前沿課程，并在近日的研究生產(chǎn)教融合示范課程驗(yàn)收評審中，獲評優(yōu)秀。
精心籌備: 編寫“華為式”硬核教材
通過嵌入式人工智能技術(shù)，自動駕駛汽車可以實(shí)現(xiàn)對道路、車輛和行人的智能感知和決策，提高行駛的安全性和舒適性；通過分析患者的生理數(shù)據(jù)和病史，實(shí)時監(jiān)測患者的生命體征、預(yù)測疾病的發(fā)展趨勢，制定更合理的治療方案；通過人臉識別、行為分析等技術(shù)，智能安防系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對特定區(qū)域的監(jiān)控和報警……
“嵌入式人工智能”已經(jīng)深入到我們生活的各個領(lǐng)域，在智能感知、智能交互和智能決策等方面，發(fā)揮出強(qiáng)大的作用。
“這些應(yīng)用場景只是冰山一角，隨著科技的進(jìn)步和人工智能的快速發(fā)展， ‘嵌入式人工智能’因其無須依賴網(wǎng)絡(luò)就可以工作的特性，將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展。在我們的課堂上，同學(xué)們往往通過動手做實(shí)際的東西，收獲到更多的驚喜。”
2020年，楊峰和課程組老師們便開始籌劃相應(yīng)的教材編寫，但彼時國內(nèi)外大學(xué)都鮮有相應(yīng)教材，在與華為成都研究所胡友進(jìn)等底層軟件技術(shù)專家多次碰撞、深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，2023 年 3 月，《嵌入式人工智能》一書正式出版。
“這本教材闡述了嵌入式人工智能實(shí)現(xiàn)和部署的各項(xiàng)核心技術(shù)，最出眾的特點(diǎn)并不是簡單地介紹嵌入式人工智能，而是與華為的實(shí)際應(yīng)用場景相結(jié)合的嵌入式人工智能，我們的目標(biāo)是產(chǎn)教結(jié)合。”楊峰說。
教材編寫邀請了華為技術(shù)專家參與，并且加入了很多與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的部分，如在華為從事與嵌入式人工智能相關(guān)的工作時所需的底層開發(fā)設(shè)計等內(nèi)容。課程組期望學(xué)生在學(xué)習(xí)階段就能對相關(guān)理論知識的實(shí)踐應(yīng)用有一定層面的了解，畢業(yè)后無需再多花時間培訓(xùn)就能投入研究工作，做到迅速上手。做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，打通課堂學(xué)習(xí)到工程實(shí)戰(zhàn)的“最后一公里”。
除此以外，該教材所介紹理論、應(yīng)用皆為現(xiàn)今最新研究成果，同時也備受學(xué)生們的好評?！敖滩暮茉敿?xì)、準(zhǔn)確，沒有年代久遠(yuǎn)感，體驗(yàn)很好，充分體現(xiàn)了一線企業(yè)對學(xué)生的能力需求。”2022級碩士研究生柯巖在課程評價中寫道。
產(chǎn)教融合:華為專家參與構(gòu)筑課程基礎(chǔ)
除了參與教材編寫外，華為還多方面地參與了課程的建設(shè)。在研究生院和華為公司的共同支持下，學(xué)院一次性引進(jìn)了10臺Atlas200DK開發(fā)板，為學(xué)生創(chuàng)造了開展課程實(shí)踐的條件。
在教學(xué)方法上，課程采用“線上自學(xué)+課堂教學(xué)+實(shí)踐教學(xué)”的混合教學(xué)方式，同時建立了華為專家到校給學(xué)生授課、學(xué)生到華為公司參觀的合作教學(xué)機(jī)制。
除了設(shè)備上的支持，華為成研所和學(xué)校還建立了穩(wěn)定有效的長期教學(xué)合作機(jī)制，在平日繁忙工作之余，華為技術(shù)專家定期來校為學(xué)生開展實(shí)踐指導(dǎo)，這令學(xué)子受益匪淺。
對于學(xué)生而言，他們能夠參與華為項(xiàng)目的改進(jìn)，并自己思考、提出創(chuàng)新的辦法，在實(shí)踐中提升自己的能力，這亦是一個難得的機(jī)會。
“利用開發(fā)板等進(jìn)行的實(shí)踐課程內(nèi)容讓我對嵌入式開發(fā)有了更深入的了解，各類實(shí)踐操作增強(qiáng)了我的動手能力，這是我第一次進(jìn)行這種軟、硬件協(xié)同開發(fā)，了解到了很多的實(shí)際應(yīng)用知識，課程各類實(shí)踐內(nèi)容十分有用，有助于增強(qiáng)實(shí)際動手能力?！?021級碩士研究生張建森如此認(rèn)為。
“通過課程學(xué)習(xí)，對機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、模型壓縮與加速、CPU編程優(yōu)化及算子開發(fā)等嵌入式人工智能相關(guān)知識有了更深入的理解，在結(jié)課設(shè)計的項(xiàng)目中，切實(shí)體會到了嵌入式人工智能的魅力，與華為昇騰項(xiàng)目的合作更是使課程錦上添花?！弊詣踊こ虒W(xué)院碩士研究生朱世杰說。
大學(xué)生嵌入式芯片與系統(tǒng)設(shè)計競賽獲獎證書
學(xué)校和華為成研所也實(shí)現(xiàn)了“雙向奔赴”。我校研究生承擔(dān)了華為“昇騰處理器環(huán)境中基于TensorFlow AI框架開發(fā)AI模型”，以及“openGauss 數(shù)據(jù)可視化目”等“華為眾智”項(xiàng)目，并主動組隊參加了2022和2023年大學(xué)生嵌入式芯片與系統(tǒng)設(shè)計競賽，獲全國賽三等獎兩項(xiàng)。
MindStudio開發(fā)環(huán)境搭建、嵌入式C編程優(yōu)化、CANN開發(fā)服務(wù)器搭建、Linux性能分析工具、CPU相關(guān)編程及其優(yōu)化、算子開發(fā)實(shí)踐、人臉識別應(yīng)用開發(fā)、無人駕駛小車開發(fā)……學(xué)子的實(shí)踐能力隨著課程學(xué)習(xí)的深入與日俱增，一批實(shí)踐案例得以逐步呈現(xiàn)，像閃耀的珍珠，不斷吸引如沙灘上拾貝者般研究生們的視線，激勵大家在產(chǎn)教融合的氛圍下，深入實(shí)踐出真知的酣暢之境。
創(chuàng)新實(shí)踐: 研究能力與創(chuàng)新思維并舉
“我們課程的目標(biāo)是為學(xué)生提供系統(tǒng)的嵌入式人工智能知識和實(shí)踐機(jī)會，同時也為華為昇騰人工智能生態(tài)提供人才支持。重點(diǎn)是既要培養(yǎng)學(xué)生們的研究性思維與基本工程能力，又要讓他們對項(xiàng)目的背景與前沿知識更加了解，最終涵養(yǎng)出科研路上必備的研究性思維和實(shí)踐動手能力，為成電學(xué)子進(jìn)入相關(guān)領(lǐng)域工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)?！睏罘逭f。
為了實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)，楊峰也會盡可能多地給同學(xué)們提供些思維拓展與動手實(shí)操的機(jī)會。
無人駕駛小車整車圖
“有時我會給同學(xué)們展示一個現(xiàn)有的方案，讓他們實(shí)現(xiàn)從開源、復(fù)現(xiàn)再到改進(jìn)的過程；有時我會提供一些簡單的橫向項(xiàng)目給他們，讓他們通過自主探索、合作探究的方式去實(shí)現(xiàn)?！睏罘搴喴榻B了“小組項(xiàng)目”與“個人實(shí)踐”兩種課程相關(guān)的作業(yè)形式，助力學(xué)子開拓創(chuàng)新思維，培養(yǎng)實(shí)踐及協(xié)作能力。
這種研討形式的課程充分激發(fā)了同學(xué)們的研究興趣與探索欲望，同學(xué)們也通過基礎(chǔ)學(xué)習(xí)與項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的方式提升了科研實(shí)踐能力，在期末的個人項(xiàng)目作業(yè)都交上了一份滿意的答卷。
深圳（高等）研究院學(xué)生李龍杰表示，在這門課上既學(xué)到了軟硬件結(jié)合的思想，又提升了創(chuàng)新實(shí)踐的能力。通過華為開發(fā)板完成多個實(shí)踐后，他從中體會到了代碼與硬件結(jié)合的魅力。在最后的人臉識別項(xiàng)目中，通過小組的群策群力，最終解決了camera獲取圖片的大小在代碼中找不到的解決方法，他感謝老師授人以漁的教學(xué)方式為自己打開硬件的大門。
思政鑄魂：勇攀高峰科技報國
通過結(jié)合中國文化的哲學(xué)內(nèi)涵，對學(xué)生進(jìn)行人文情懷和文化自信的教育；通過播放人工智能之父馬文·閔斯基的最后影像等方式，培養(yǎng)學(xué)生辯證看待學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)界相輔相成的發(fā)展關(guān)系，明白在科學(xué)探索領(lǐng)域，執(zhí)著是成功的基本要素……楊峰在教學(xué)過程中以這樣潛移默化的方式，實(shí)現(xiàn)對學(xué)子課程思政的引導(dǎo)。
通過“人工智能之父馬文·閔斯基的最后影像”短片，了解馬文對當(dāng)前人工智能發(fā)展的看法
通過“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)教父，深度學(xué)習(xí)鼻祖-杰弗里·辛頓”紀(jì)錄片，引導(dǎo)學(xué)子學(xué)習(xí)幾十年如一日的科研精神
除上述課程思政案例的實(shí)踐內(nèi)容，課程內(nèi)容還包含了華為專家給學(xué)生講述華為的工程實(shí)踐和發(fā)展歷程，以及學(xué)生到華為成研所的產(chǎn)品線進(jìn)行實(shí)地參觀體驗(yàn)。
通過課程的引導(dǎo)，同學(xué)們深入了解到，華為早在十幾年前以居安思危的戰(zhàn)略遠(yuǎn)見、未雨綢繆的底線思維，制定了創(chuàng)新發(fā)展策略，為“極限生存”作了長期艱苦和充分的準(zhǔn)備，并最終得以沖破超級大國的封鎖打壓。
中國民族企業(yè)與中國企業(yè)家的這種精神，正是國家得以不斷攀登科技高峰的力量所在。同學(xué)們的自豪感及民族自尊心被充分激發(fā)，深刻體會到放眼未來的重要性，并為國家及民族企業(yè)不屈不撓的發(fā)展奮斗精神所激勵，紛紛表示要將這一信念貫徹到自己的學(xué)習(xí)與生活之中。
同學(xué)們的奮斗進(jìn)取都被楊峰看在眼里，深感欣慰的同時他也希望同學(xué)們能夠在未來的科研探索中保持住這份熱情，積極投身于國家亟待發(fā)展的重大科研事業(yè)。
“現(xiàn)在我國的科技事業(yè)處在一個被‘卡脖子’的階段，因此作為科研工作者的我們，更需要在困難中尋找機(jī)會，在挑戰(zhàn)中尋找突破，在國家的科研建設(shè)上盡到我們成電人的努力?！睏罘逑Ｍ瑢W(xué)們通過課堂習(xí)得的知識與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在未來如花火璀璨，擦亮科研報國的底色。
