人工智能专业实验室建设的探讨
一、建设背景
人工智能专业实验室是一个专门用于研究、开发和应用人工智能技术的场所。它通常配备了高性能计算机、专业软件、传感器、机器人等先进设备，为科研人员和学生提供了一个良好的实验环境。
在人工智能专业实验室中，可以进行各种与人工智能相关的研究和实验，例如机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉、智能控制等领域的研究。这些研究旨在推动人工智能技术的发展，提高人工智能系统的性能和智能化水平。
此外，人工智能专业实验室还承担着培养人工智能领域人才的重要任务。通过实验室的教学和实践活动，学生可以深入了解人工智能技术的原理和应用，掌握相关的技能和知识，为未来的职业发展打下坚实的基础。
在科技飞速发展的今天，人工智能（AI）已经逐渐渗透到我们生活的方方面面，从智能家居到自动驾驶，从医疗诊断到金融投资，无不展现出其强大的潜力和广泛的应用前景。为了更好地推动人工智能领域的发展，培养高素质的专业人才，众多高校和研究机构纷纷建立了人工智能专业实验室。
人工智能专业实验室是专为研究人工智能技术和应用而设立的科研平台，它为研究者提供了一个高度专业化的实验环境。实验室通常配备了先进的硬件设备，如高性能计算机、服务器、专用芯片等，以及丰富的软件资源，如各种算法库、开发工具、模拟仿真平台等。这些软硬件资源为研究者提供了强大的技术支持，使得他们能够更加专注于人工智能的创新研究。
在人工智能专业实验室中，研究者们围绕人工智能的核心技术展开深入研究，如机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等。他们不断探索新的算法、模型和理论，努力提高人工智能的性能和效率。同时，实验室还积极开展跨学科合作，与计算机科学、数学、物理学、生物学等领域的研究者共同探索人工智能的未来发展方向。
除了基础研究，人工智能专业实验室还承担着人才培养的任务。实验室为本科生、研究生等提供了丰富的实践机会，让他们在实际项目中锻炼和提高自己的技能。通过参与实验室的研究项目，学生们能够深入了解人工智能的原理和应用，培养自己的创新思维和实践能力。同时，实验室还定期举办学术讲座、研讨会等活动，为师生们提供一个交流和学习的平台。
人工智能专业实验室的建立和发展对于推动人工智能领域的发展具有重要意义。它不仅为研究者提供了一个高效、便捷的科研环境，还为人才培养和创新实践提供了有力支持。随着人工智能技术的不断进步和应用领域的不断拓展，我们有理由相信人工智能专业实验室将在未来发挥更加重要的作用。
人工智能正成为新一轮产业变革的核心驱动力，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升，人工智能已经成为提升国家竞争力、维护国家安全的重大战略。国家陆续出台了《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》、《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》、《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》等一系列人工智能产业发展政策，着力构筑人工智能先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国。
新一代人工智能落地和产业发展持续提速，带来投资新机遇，对人工智能、等相关专业人才的需求也急剧增长。根据人社部测算，我国人工智能人才目前缺口超过500万，国内的供求比例为1：10，供需比例严重失衡。不断加强人工智能、大数据、物联网人才培养，补齐人才短板，是国家教育的当务之急。
高校人工智能专业人才的培养还处在初级阶段，没有成熟的经验可以借鉴，学校也面临师资缺乏 、实践条件不具备等突出问题，因此构建专业性强、通用性强、高可用、高可扩展、课程和实验资源丰富的人工智能实验室，全方位支撑人工智能相关专业教学、实验、考核及科研活动是目前学校在人工智能人才培养角度要解决的重要问题。
二、建设目标
1.满足基础教学实验需求，可有效支撑人工智能基础课、专业核心课、选修课的实验教学。
2.满足行业实训的教学需求，可有效支撑人工智能应用实践、智能驾驶应用实践、智能机器人应用实践、5G边缘计算应用实践
3.满足人工智能典型应用示范的需求，为人工智能认知教育和互动体验提供示范空间。
AI人工智能涉及到知识比较广阔，需要有较强的数学基础、编程基础及相关的嵌入式开发能力。目前已有的书籍或者产品，要么过于理论，很容易让我们从入门到放弃，要么开发过于复杂，没有基础的人却而止步，综上所诉我们开发了全新的DB-SD23 AI人工智能实验箱。
我们基于多维度学习实践平台，置身初学者角度，从基础单独的 GPIO 扩展开始学习过渡到传感器实验项目再进入OpenCV、PyTorch、ROS机器人系统，机器运动学，AI视觉，AI 听觉等学习，从而学会 AI 人工智能开发。
一.AI核心
GPU ：128核 NVIDIA Maxwell GPU
CPU ：4核cortex-A57处理器
内存：4 GB LPDDR 25.6 GB/s
算力：472 GFLOP
基于NVIDIA强大的Al计算能力，系统内核是一个小巧却功能强大的计算机，它可以让你并行运行多个神经网络、对象检测、分割和语音处理等应用程序， 系统搭载四核cortex- A57处理器，128核Maxwell GPU及 4GB LPDDR内存，带来足够的Al计算能力，提供472GFLOP算力，并支持一系列流行的Al框架和算法，比如TensorFlow、Pytorch、 caffe/caffe2、Keras、MXNET等
二.系统框架与AI框架
系统预装ubuntu18.04操作系统，所有环境代码库文件均已安装，开机即用。
Ubuntu 18.04 LTS在云计算领域效率极高，特别适用于机器学习这样的存储密集型和计算密集型任务。Ubuntun 长期支持版本可以获得 Canonical 官方长达五年的技术支持。Ubuntu 18.04 LTS 还将附带了 Linux Kernel 4.15，其中包含针对 Spectre 和 Meltdown 错误的修复程序。
提供详细的python开源范例程序
根据TIOBE最新排名 ，Python已超越C#，与Java,C,C++一起成为全球前4大最流行语言。国内目前百度指数搜索量已经超越Java，与C++，即将成为国内最受欢迎的开发语言。
Python被广泛应用于后端开发、游戏开发、网站开发、科学运算、大数据分析、云计算，图形开发等领域；Python在软件质量控制、提升开发效率、可移植性、组件集成、丰富库支持等各个方面均处于先进地位。python具有 简单、易学、免费、开源、可移植、可扩展、可嵌入、面向对象等优点，它的面向对象甚至比java和C#.net更彻底；
JupyterLab编程
JupyterLab是一个基于Web的交互式开发环境，用于Jupyter笔记本、代码和笔记本、代码和数据.JupyterLab非常灵活配置和排列用户界面，以支持数据科学、科学计算和机器学习中广泛的工作流.JupyterLab是可扩展的和模块化的编写插件，添加新组件并与现有组件集成
多种AI框架
OpenCV计算机视觉库，TensorFlow AI框架，Pytorch AI框架等
三. 基础GPIO与传感器实验模块
双色LED实验
RGB-LED实验
继电器实验
激光传感器实验
轻触开关按键实验
倾斜传感器实验
振动传感器实验
蜂鸣器实验
干簧管传感器实验
U型光电传感器实验
PCF8591模数转换实验
雨滴探测传感器实验
PS2操纵杆实验
电位器实验
模拟霍尔传感器实验
模拟温度传感器实验
声音传感器实验
光敏传感器实验
火焰报警实验
烟雾传感器实验
触摸开关实验
超声波传感器距离检测实验
旋转编码器实验
红外避障传感器实验
I2C LCD1602液晶显示实验
BMP180气压传感器实验
MPU6050陀螺仪加速度传感器
DS1302实时时钟模拟实验
循迹传感器实验
直流电机风扇模块实验
步进电机驱动模块实验
PIR人体热释电感应模块实验
四.AI视觉
球体追踪
人脸识别追踪
二维码识别
汽车/行人检测
人体追踪
基于Dlib实现人脸身份识别
车牌识别
自定义物体识别
基于Pytorch的手势识别
AI人工智能脸部特征识别
颜色识别追踪
颜色抓取
颜色互动
模型训练-机械手垃圾分拣
人体特征识别互动-机械手手势互动（识别多种手势并执行相应的动作）
人体特征识别互动-机械手手势抓取（识别数字手势，堆叠层数，并在拳头手势下推倒）
人体特征识别互动-机械手人脸识别追踪（检测人脸，识别后跟踪移动）
五.AI听觉
在线语音合成实验（将文本转化为MP3格式的音频并播放）
语音听写流式实验（会将语音转化为文字文本输出）
图灵机器人实验（输入对话内容后，机器人将回复对话的内容）
AIUI实验(科大讯飞推出的自然语言理解为核心的全链路人机交互语音解决方案)
VAD实验(语音活动检测(Voice Activity Detection,VAD)又称语音端点检测,语音边界检测)
小薇机器人语音对话实验（运行程序将进入对话状态）
Snowboy语音唤醒实验（KITT.AI开发的人工智能软件工具包。通过Snowboy软件，开发人员可以在一些硬件设备上添加 “语音热词探测” 功能让用户通过与移动设备进行对话，“唤醒” 或 “命令” 它们去做一些事情。在这个过程中，设备会通过主人的 “语音控制” 变身为一个智能化机器人。）
6.机器运动学与ROS机器人
手机APP控制机械臂（IO/安卓）
FPV第一视角控制
6自由度机械臂
智能串行总线舵机
PC上位机控制
上位机除了FPV摄像头画面外还新增了机械臂3D仿真模型
3D模型和实体同步转动，让机械臂控制理论和实际相结合
机械臂自定义学习动作组
进入学习模式后可通过读取并记录每次转动的角度，实现学习并重复执行动作组
趣味固定动作组
APP中提供8种固定动作组，可点击序号进行预览，点击运行后开始执行。
机械臂同步示教（需2台）
读取主机端的关节角度，实时传输至从机端，让从机根据主机姿态同步转动
6自由度逆运动学控制
分解机械臂6个自由度的舵机运动控制，通过输入目标坐标计算各舵机的理论运动角度，结合舵机控制协议同时控制各个舵机运动
ROS操作系统
ROS机器人操作系统是工具、库和协议的集合，旨在简化机器人平台，构建复杂而强大的机器人
7.云物联网
基于MQTT协议的物联网实验
基于阿里云的物联网实验
基于巴法云的物联网实验
微信小程序的结构
基于微信小程序的物联网手机端实验
物联网智能灯实验
物联网智能风扇实验
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