如何在嵌入式系统中使用机器学习算法



我正在做一个项目,使用带加速度计的ARM cortex-m0微控制器(Freedom-KL25Z)来检测(分类)人类活动。我打算使用机器学习来预测用户的活动。

问题是,cortex-m0无法处理训练或预测算法,所以我可能不得不收集数据,在我的计算机中训练它,然后以某种方式嵌入它,我真的不知道如何做到这一点

我在互联网上看到一些帖子说,你可以生成一个权重矩阵,并将其嵌入微控制器中,因此,根据你为该函数提供的数据来预测某件事将是一个简单的函数。这是正确的做法吗?

无论如何,我的问题是,我怎么能在微控制器中嵌入分类算法?

我希望你们能帮助我,给我一些指导,我在这里有点迷路了。

提前谢谢。

我一直在考虑自己做这件事,以解决一个我很难手动开发启发式方法的问题。

你将不得不编写自己的机器学习方法,因为据我所知,目前还没有任何适合低端MCU的机器学习库。

根据问题的难度,仍然有可能开发和训练一种简单的机器学习算法,该算法在低端MCU上表现良好。毕竟,在具有类似约束的硬件上,使用了一些较旧/较简单的机器学习方法,并取得了令人满意的结果。

一般来说,我会这样做:

  1. 将(已标记的)数据(通过UART、SD卡或任何可用的方式)传输到PC
  2. 使用数据和机器学习工具包(scikit-learn、weka、vowpal-wabbit等)进行实验。在前进之前,确保现成的方法能够产生令人满意的结果
  3. 进行特征工程和选择实验。尽量获得最小的功能集以节省资源
  4. 编写自己的机器学习方法,最终将在嵌入式系统上使用。我可能会选择感知器或决策树,因为它们不一定需要很多内存。由于您没有FPU,我只使用整数和定点算术
  5. 执行正常的培训程序。即使用交叉验证来找到最佳调谐参数、整数位宽、基数位置等
  6. 在保留的测试集上运行最终训练的预测器
  7. 如果您训练的预测器在测试集上的性能令人满意,请将您的相关代码(计算预测的代码)和您训练的模型(例如权重)移动到MCU。模型/权重不会改变,因此它们可以存储在闪存中(例如,作为常量数组)

我认为您可能受到硬件的限制。你可能想要一些更强大的东西。对于您的项目,您选择了来自ARM的M系列处理器。这是他们提供的最简单的平台,其架构不适合您尝试进行的处理。ARM有三个基本分类如下:

  1. M-微控制器
  2. R-实时
  3. A-应用程序

您希望获得对这些复杂计算具有强大硬件支持的东西。你的起点应该是A系列赛。如果你需要做浮点运算,你肯定需要从A系列开始,可能会从NEON-FPU开始。

TI的探索系列是一个很好的起点,或者只是使用树莓派(至少在开发部分)?

然而,如果你坚持使用M0,我认为你可以使用像ROS-C这样的轻量级产品。我知道有一些含有ROS的软件包可以做到这一点,尽管它主要用于机器人,你可能能够将其适应你正在做的事情。

无依赖性ROS

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