模塊化嵌入式人工智能軟件的開發(fā)與應(yīng)用

徐俊

摘 ?要：針對傳統(tǒng)方法設(shè)計出來的嵌入式軟件存在運行效率低的問題，提出基于人工智能的模塊化嵌入式軟件開發(fā)研究。在嵌入式軟件開發(fā)中運用class軟件設(shè)計方法，將嵌入式軟件模塊化，并且引用人工智能算法增加軟件的智能性。將人工智能設(shè)計思想與模塊化設(shè)計中的軟件功能分析方法結(jié)合起來，采用自上而下的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)，形成一個完整的閉環(huán)嵌入式軟件設(shè)計流程，實現(xiàn)基于人工智能的模塊化嵌入式軟件的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：人工智能;模塊化;嵌入式軟件開發(fā)

引言

隨著計算機技術(shù)與信息技術(shù)的日益發(fā)展，人工智能正在受到廣泛關(guān) 注，并且被認為是科技發(fā)展的未來方向，模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)憑借 其高性能、多功能及穩(wěn)定性方面等優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注，被世界各大知名 科技公司作為研發(fā)與應(yīng)用的重點，因而探討模塊化嵌入式人工智能軟件的 開發(fā)是十分有必要的。

1 模塊化嵌入式人工智能發(fā)展趨勢

嵌入式開發(fā)主要包括驅(qū)動式嵌入開發(fā)、系統(tǒng)開發(fā)、軟件開發(fā)三大部 分，嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，將先進計算機的技術(shù)與具體應(yīng)用相結(jié)合 的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用相結(jié)合，它的升級換代也將產(chǎn)品同步進 行，所以嵌入式系統(tǒng)常常具有相對較長的生命周期。但隨著嵌入式系統(tǒng)功 能的增加，對于嵌入式系統(tǒng)處理信息和數(shù)據(jù)量的要求也越來越高，要求系 統(tǒng)對處理響應(yīng)的時間也必須也越來越短，這樣才能滿足人們對嵌入式產(chǎn)品 的需求。當前，嵌入式的開發(fā)已經(jīng)逐步朝著規(guī)范化的方向發(fā)展，在一般工 程原有的開發(fā)基礎(chǔ)上結(jié)合嵌入式開發(fā)的特點進行一些的測試，生產(chǎn)出最終 產(chǎn)品。為了滿足人們對嵌入式產(chǎn)品的需求，嵌入式系統(tǒng)也不再是過去單一 的單片機模式，而是熟悉新的開發(fā)模式，創(chuàng)造出多樣化的新型模式。

2 模塊化嵌入式智能軟件的研發(fā)

2.1 ?加強模塊化嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)要求

在對于模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)的開發(fā)中，不僅對硬件系統(tǒng)的要求 有著高要求，對于軟件系統(tǒng)的更應(yīng)該采取重視的態(tài)度。二者必須相輔相 成，性能占比缺一不可。在智能操作系統(tǒng)開發(fā)方面，要充分的運用豐富經(jīng) 驗進行不停的探討與創(chuàng)新，要站在巨人的肩膀上，要在原有的開發(fā)經(jīng)驗上 進行創(chuàng)新進步。搭建邊緣計算平臺為客戶提供解決方案努力提升人工智能 終端設(shè)備運行速度，將對環(huán)境文化的感知能力進行強化，促進計算機與人 們的對話，便于對人工智能進行決策控制。

2.2 ?嵌入式人工智能軟件研發(fā)方向

模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)在人們生活中扮演者越來越重要的角色， ?在各行各業(yè)的發(fā)展領(lǐng)域中，對于嵌入式人工智能的需求也越來越大，在 大大小小的行業(yè)中，模塊化嵌入式人工智能的應(yīng)用中所呈現(xiàn)出來的發(fā)展態(tài) 勢都是增長的。一直以來，人們的互動連接接口都是通過屏幕與鍵盤控制 的，但隨著人工智能時代的到來，智能語音和虛擬現(xiàn)實將大大的對人們現(xiàn) 在的生活產(chǎn)生改變。為了實現(xiàn)這種改變，人們開始運用自身的智慧，尋找 可以將鍵盤與屏幕進行替代的通話接口，而模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)的 出現(xiàn)，正好能滿足人們對于通話接口的需求。模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng) 通過語音及圖像識別進行語言處理，強大的學(xué)習(xí)功能帶給了用戶更好的體 驗，模塊化嵌入式人工智能技術(shù)在技術(shù)接口方面的改革，最終在生活中被 日益廣泛的得以應(yīng)用。

2.3  基于人工智能的模塊化嵌入式軟件設(shè)計方法

基于人工智能的嵌入式軟件模塊化設(shè)計是在傳統(tǒng)軟件開發(fā)過程中一種 新的設(shè)計理念，通過在獨特的設(shè)計方法中加入人工智能技術(shù)，降低嵌入式 軟件操作和調(diào)試難度，同時提高軟件的智能效果，根據(jù)客戶需求將軟件的 小功能劃分為小功能模塊，將小功能模塊組成較大功能模塊，最后將較大 的模塊組裝到一起組成一個整體的模塊化嵌入式軟件。在嵌入式軟件模塊 化方面， ?class的對象語言具有繼承、多態(tài)、封裝三個特征，首先通過繼承 使嵌入式軟件的子類模塊擁有父類模塊所有數(shù)據(jù)和信息，讓子類模塊擁有 較大模塊相同的功能;多態(tài)是通過class使嵌入式軟件在面對不同對象時， ?應(yīng)用同一操作可以讓嵌入式軟件有不同的解釋，并且產(chǎn)生不同的運行結(jié) 果。多態(tài)主要體現(xiàn)在運用class設(shè)計方法在嵌入式軟件編程過程中，使嵌入 式軟件具有靈活性;封裝是class對嵌入式軟件的功能具有組合和拆分的效 果，在組合嵌入式軟件模塊時保證軟件的其他功能不受到影響。

2.4 ?基于人工智能的模塊化嵌入式軟件設(shè)計流程

通過上文提出的class基于人工智能的模塊化嵌入式軟件設(shè)計方法，將 人工智能設(shè)計思想與模塊化設(shè)計中的軟件功能分析方法結(jié)合起來，采用自 上而下的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)，形成一個完整的閉環(huán)嵌入式軟件設(shè)計流程。首 先，根據(jù)用戶需求對嵌入式軟件的功能進行分析和劃分，通過初始化設(shè)計 形成分配功能不同的模塊序列。然后運用功能執(zhí)行準則和人工智能算法對 嵌入式軟件的模塊進行劃分，保證軟件的智能功能實現(xiàn)。通過對嵌入式軟 件的模塊綜合與測評后，使軟件在合理的接口設(shè)計下將所有的功能模塊連 接起來，如果測試設(shè)計的軟件能合理運用，則完成設(shè)計，如果軟件測試結(jié) 果為不合理，還要重新返回初始設(shè)計狀態(tài)進行調(diào)試，直到測試軟件合理。 ?基于人工智能的模塊化嵌入式軟件在運行過程中主要完成兩部分任務(wù)，一 是智能監(jiān)控管理部分，包括人工智能數(shù)據(jù)交換、人工智能界面管理等;二 是實現(xiàn)智能控制管理，包括第三方通信程序、智能控制程序等。

3 模塊化嵌入式人工智能軟件的開發(fā)工作

3.1 ?軟件構(gòu)架的確立

開發(fā)軟件之前，相關(guān)開發(fā)者應(yīng)對其具體應(yīng)用進行合理的分析。在應(yīng)用 方面，相關(guān)軟件應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性、較低的功率消耗以及低廉的制作成 本，以便實現(xiàn)大批量使用要求的合理滿足。在開發(fā)方面，相關(guān)工作重點應(yīng) 放在受控對象與嵌入式智能終端上。在此過程中，人工智能傳感器的主要 作用是對受控對象所發(fā)出的信號進行搜集，并將其向控制終端進行穩(wěn)定的 傳輸，以便滿足系統(tǒng)運行的相關(guān)需求。此外，在軟件架構(gòu)方面，設(shè)計者還 應(yīng)對任務(wù)添加與處理、內(nèi)核修改與操作移植以及數(shù)據(jù)信息交換等運行程序 進行系統(tǒng)的分析，從而有效實現(xiàn)軟件應(yīng)用需求的滿足。

3.2 ?網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的智能交換

在通信方式方面，該軟件主要通過遠程信息導(dǎo)出的范式進行數(shù)據(jù)信息 的合理傳輸。通過設(shè)計公共網(wǎng)關(guān)接口，有利于實現(xiàn)對相關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息 的處理與交換，從而為后續(xù)參數(shù)的修改與調(diào)整提供了可能。實踐表明，基 于這一設(shè)計的開展與落實，相關(guān)工作人員可以有效實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的順利 采集與合理計算，這對信息交換治療的提升與優(yōu)化具有良好的促進作用。 ?在此過程中，通過公共網(wǎng)關(guān)接口的介入，操作人員可以有效修改設(shè)備參 數(shù)，以便進一步滿足遠程控制需求。在數(shù)據(jù)交換方面，與人工智能控制 相比，該軟件加強了對于數(shù)據(jù)模塊化的關(guān)注，從而保障各類數(shù)據(jù)操作可 以分塊完成。在技術(shù)方面，通過ATOP脈沖技術(shù)的應(yīng)用，該軟件在接收到 “ATSO=N”的信息后，可自動取消MODEM傳輸應(yīng)答，從而引導(dǎo)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié) 器實現(xiàn)掛機操作。

3.3 ?源代碼移植工作的開發(fā)

在開發(fā)相關(guān)軟件的過程中，相關(guān)人員應(yīng)依據(jù)軟件核心源代碼的需求對 其進行合理的移植。為了確保移植的效果，應(yīng)做好對當前人工智能軟件代 碼數(shù)據(jù)的有效分析，從而合理控制代碼。通過以文本的方式抑制源代碼的 數(shù)據(jù)，可以有效搭建軟件與系統(tǒng)終端硬件之間的聯(lián)系，從而進一步滿足系 統(tǒng)運動的合理需求，這對于軟件能力的優(yōu)化具有積極作用。

3.4艾真體控制

模塊化嵌入式人工智能軟件最終以實現(xiàn)艾真體控制為目標，使用IPC0 作為中心控制層設(shè)備，接受傾角儀、陀螺儀以及編碼器等狀態(tài)監(jiān)控傳感器 信息，為軟件運行提供實時信息，實現(xiàn)跟蹤、控制等智能反應(yīng)程序。控制 層為軟件運行提供良好的實時性能，使軟件控制周期更短。同時實現(xiàn)與硬 件相關(guān)的復(fù)合艾真體的構(gòu)建，達到A/D數(shù)據(jù)采集、傳感器通信等底層硬件 驅(qū)動的目的。在感知周圍環(huán)境的基礎(chǔ)上，經(jīng)壓縮后，軟件可實時處理環(huán)境 信息，根據(jù)實時環(huán)境信息決定人工智能局部行為模式。

4 模塊化嵌入式人工智能軟件的應(yīng)用方法與相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)

4.1 ?實驗方法

以模擬軟件實際運行環(huán)境為基礎(chǔ)，首先，本實驗測試軟件的各項功能 是否能正常運行，以及測試軟件運行的抗干擾率與穩(wěn)定性，包括軟件對運 行中干擾因素、數(shù)據(jù)變化的適應(yīng)性及軟件對目標任務(wù)識別的準確性與環(huán)境 適應(yīng)性;其次，完成軟件跟蹤能力測試，判別軟件使用過程中目標任務(wù)完 成的穩(wěn)定性;最后，對軟件動態(tài)數(shù)據(jù)處理情況進行測試，判斷軟件運行的 平順性。

4.2 ?實驗結(jié)果

在硬件已知的基礎(chǔ)上，本實驗使用模塊化嵌入式人工智能軟件對連續(xù) 1 000組數(shù)據(jù)進行測試，根據(jù)測試結(jié)果對軟件性能進行后續(xù)改進，最終實現(xiàn) 軟件開發(fā)的基礎(chǔ)標準。側(cè)向控制波形測試數(shù)據(jù)如圖1所示。

測試中為減少干擾因素影響，軟件運行數(shù)據(jù)始終保持平穩(wěn)狀態(tài)。各數(shù) 據(jù)分別在預(yù)定點側(cè)向位置偏差、預(yù)定點側(cè)向角度偏差范圍之內(nèi)。由圖1可 知，人工智能軟件在使用過程中有著很高的控制精度，大多數(shù)偏差位置小 于0.1 m，控制角度偏差小于5°。在偏差位置、偏差方向變化的情況下，可 以看出軟件仍有較大的控制優(yōu)勢，且隨著數(shù)據(jù)增加其偏差值并不會出現(xiàn)明 顯變化。但偏差位置與角度偏差的增加，會影響下一組測試結(jié)果，因此定 位數(shù)據(jù)部分仍須改進。

5 結(jié)束語

進行模塊化嵌入式人工智能軟件研發(fā)的過程中，我們對于軟件和硬件 都要保持同樣重視的態(tài)度。明確模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)研發(fā)的技術(shù)要 求，在原有的經(jīng)驗上進行吸取創(chuàng)新，不斷地加強對前沿及先進的技術(shù)及系 統(tǒng)有效應(yīng)用的研發(fā)，不斷地尋找提高模塊化嵌入式人工智能系統(tǒng)的方法， ?在減少對能源消耗的同時，提高模塊化嵌入式人工智能軟件的智能型，滿 足人們對于模塊化嵌入式人工智能軟件研發(fā)的期待。

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