人工智能实训室建设方案.docx

1、人工智能实训室建设方案人工智能实验室2021年1月武汉唯众智创科技有限公司人工智能实验室建设方案一、专业背景人匚智能（Artificial Intelligence）,它是研究、开发用于模拟、延伸和 扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是 计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智 能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像 识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能的实际应用有：机器视觉，指纹识别，人脸识别，视网膜识别，虹 膜识别，掌纹识别，专家系统，自动规划，智能搜索，定理证明，博弈，自动程 序设计，智能

2、控制，机器人学，语言和图像理解，遗传编程等。如今处于风口上的人工智能产业界，受到了众多企业的追捧。截至2019年 6月，中国人工智能企业超过1200家，位居全球第二。但我国人工智能行业并 未摆脱人才稀缺的发展短板，专业人才稀缺严重。根据猎聘发布的猎聘2019 年中国AI&大数据人才就业趋势报告，中国人工智能人才缺口超过500万。为 了满足人工智能产业界对人才的迫切需求，国家相继出台了多项政策方针，引导 高校尽快设置人工智能相关专业，加大人工智能人才培养力度。2019年3月， 35所高校获批建设人工智能本科专业。2019年10月18日在教育部发布的普 通高等学校高等职业教育（专科）专业LI录20

3、19年增补专业中，增补了人工智 能技术服务专科专业。根据教育部普通高等学校高等职业教育（专科）专业设置管理办法，在 相关学校和行业提交增补专业建议的基础上，教育部组织研究确定了 2019年度 增补专业共9个，自2020年起执行。在高等职业教育行业U录中，正式宣布人 工智能技术服务专业诞生，专业代码610217。该专业建设以人工智能技术与应用素质培养为基础，以人工智能技术与应用 能力为培养主线，将人匸智能技术服务专业技能知识和职业资格认证相结合，构 建专业的理论教学体系和实践能力培养体系。采取多种形式,通过实施“双证书” 和“多证书”制，培养社会所需的实用型人才。2018年4月2日，教育部印发

4、了高等学校人工智能创新行动计划，行动计划中要求各大高校加快人工智能 科技创新基地。因此，在高职院校设立人工智能专业迫在眉睫。二、 知识体系人工智能是一门边缘学科，属于自然科学和社会科学的交义。涉及到的学科 包括：哲学和认知科学，数学，神经生理学，心理学，计算机科学，信息论，控 制论，不定性论等。对于高职学生而言，人工智能技术服务专业设计到的知识包 括：微电子、计算机技术、电子信息技术、软件工程、通信技术、网络安防等。三、 人才培养3.1需求分析人工智能的兴起广泛带动了不同行业的变革。以计算机视觉及大规模神经网 络为代表的技术突破，为人工智能的实际应用创造了成熟条件。LI前，人工智能 的快速发展

5、与专业人才尤其是应用型人才匮乏的矛盾显得尤为突出。因此，培养 熟悉硬件、掌握AI相应模块使用方法的应用型人才是U前各个企业和机构的当 务之急，对人工智能应用型人才的培养显得尤为重要。我国人工智能行业市场分析:图3-1-1人工智能行业市场分析图3.2培养目标专业代码：610217 （隶属于61电子信息大类6102计算机类）专业名称：人工智能技术服务适用院校：高职本专业培养适应社会主义现代化建设事业需要，徳、智、体、美全面发展, 具有良好人文、科学素养和职业道德，掌握计算机编程技术、Python语言高级 开发技术、人工智能数学、机器学习、算法、人工智能的实践工作和创新能力， 能从事人工智能技术在智

6、能交通、环境保护、公共安全、智能家居、工业监测、 个人健康等多个领域中的系统开发及其应用的高级技术应用型人才。综合素质方 面具有一定的创新意识、团队意识、逻辑推理能力，综合分析能力、实践动手能 力、自主学习能力，能在企事业单位从事人工智能应用相关的开发、运维、管理 工作的高素质技术技能型人才。3.3职业素质具有科学的世界观、人生观和价值观；具有责任心和社会责任感；具有法 律意识。具有合理的知识结构和一定的知识储备；具有不断更新知识和自我完善的 能力；具有持续学习和终身学习的能力；具有一定的创新意:识、创新精神 及创新能力，具有一定的人文和艺术修养；具有良好的人际沟通能力。具有良好的职业道德与职

7、业操守；具备较强的组织观念和团队意识。掌握从事人工智能产品集成、人工智能平台运营、人工智能产品测试、人 工智能技术支持、人工智能产品营销与策划等工作所必须的专业知识；具 有一定的工程意识和效益意识，具备一定的市场营销能力。具有健康的体魄和良好的身体素质；拥有积极的人生态度和良好的心理调 试能力。3.4专业能力能够根据人工智能产品规划，对客户的需求进行有效挖掘和准确把握，具 有将产品转化成市场化商品能力；能够依据客户需求的分析，制订人工智能解决方案的能力；具备人工智能编程和数学基础知识；具备人工智能产品调试、测试、部署和技术支持的能力；掌握机器学习、神经网络、深度学习基础知识和基本技能。具备面向

8、对象程序设计能力。熟悉深度学习模型应用，具备的训练模型、模型优化的能力。具备能够使用高级语言开发实现给定需求的能力（以C#为例）。能够较为熟练地使用编程语言（以Python为例）。具备在方案执行过程能够有效跟踪，及时处理项LI执行中发现问题的能力;3.5方法能力（1） 分析问题与解决问题的能力；（2） 应用知识的能力；（3） 创新能力。36社会能力（1） 良好的沟通表达能力；（2） 工程实践能力：人员管理、时间管理、技术管理、流程管理等能力；（3） 团队协作的能力；3.7就业分析本专业领域毕业生可到各类企事业单位承担人工智能产品和系统的生产、测 试、运营、维护、技术支持、售后、销售等工作，对于

9、能力较强的学生可以承担 人工智能助理工程师、机器学习工程师、计算机视觉工程师等研发岗。具体岗位包括：人工智能实施工程师、人工智能运营工程师、人工智能运维 工程师、人工智能助理工程师、人工智能测试工程师、人工智能技术支持工程师 （FAE）、人工智能工程师、机器学习工程师、人工智能产品销售。图3-7-1人工智能就业岗位分析四、职业证书序号职业资格证书内涵要点适应工作岗位备注 1人工智能开发工程师证 书人工智能开发人工智能工程师工 程师工业和信息化部2人工智能（AI图形识别） 证书AI图形识别开发计算机视觉工程师工业和信息化部3助理AR人工智能开发 工程师证书AR人工智能开发AR工程师工业和信息化部

10、五、专业学习领域课程体系表2：基于工作过程的专业学习领域课程体系详细设计主要工作岗 位（群）工作 过程典型工作任务学习领域课程名称对应职业资格证书人工智能数 拯标注工程 师（初级）数据 处理负责数据标注分类、数据标注流程、数据 标注质量检验、数据标注管理和数据标注 应用等工作。计算机基础大数据导论 人工智能基础 Python网络爬虫技术人工智能开 发工程师证 书人工智能应 用工程师（中 极）运维负责人工智能应用产品的开发和测试、数 据处理、系统运维、产品营销、技术支持 等工作计算机基础 网络技术基础Linux操作系统应用 智能系统运营与维护人工智能开 发工程师证 书人工智能工 程技术人员（高级

11、）研发、 部署负责人工智能相关算法、深度学习等多种 技术的分析、研究、开发，并对人工智能 系统进行设计.优化、运维、管理和应用 等工作。计算机基础Python语言程序设讣 数据结构与算法分析 机器学习基础 计算机视觉 深度学习实践 人工智能应用开发人工智能（AI图形 识别）证书表3：人丄智能技术服务专业课程结构分析图毕业设计物联网项H实U11 物联网应用开发 技能竞赛就业/创业指导ISO 8V80 4T90 A A 4V 32 2V50 2V物联网匸程设计与丈施Python| Android开发 物联网中间件系统运营与维护804V90 4V 90 4V 75 4V50 * 2V无线传感网纟;$

12、 MysqlV 60 2|曲| |java祸设计90 卿 90 4V1电子商务150 2V传感器技术50 2VRFW （：语订 Linux72 4V 90 4V 72 4V50 2V1物联询概论54 2V1网络技术基80可|计算応删IV 80 4V专业课 拓展课六、实训室建设人工智能技术服务专业旨在培养人工智能产业的应用型人才，使本专业的高 校毕业具备数据标注、人工智能产品部署安装、人工智能产品调试、人工智能系 统运维、人工智能产品推广、产品销售与咨询、售前售后技术支持等能力，以满 足企事业单位对于人工智能领域高素质技术应用型人才的需求。人工智能相关专业的知识体系比较复杂，对于的教学、实训的质

13、量要求更高。 教学主要是以理论知识为主，培养学生对于本专业知识体系框架的建立。对对于 实训而言，旨在培养学生的设备安装、部署、环境搭建、运维、故障排除修复等 实操能力。所以实训室的建设必须要能够提供学生动手实践的空间，能够将学生 学习到的理论知识转化为实操能力，让学生全面掌握人工智能产品的组件、系统 架构、部署流程、运行流程等知识。所以人工智能实训室的实训设备必须以实际 行业应用为依托，对主流的人工智能产品进行模型化重构，让学生、老师可以和 人工智能的行业应用进行无缝对接，轻而易举的完成人工智能理论知识的成果转 化，做出一些看得见、摸得着人工智能项目应用。6.1实训室解决方案实训层核心课程体系

14、j:教学单元设计j校内师资培训”科研共创pj实逊s设!j勰槪蹄|血明做引入|丈g ：i S?ST彌证!囁界 . 邑 一JS.J自然语言处煙智能家居/AIOT智能小车无人机计算机视觉资源层智能创客软件层慕础设施层6.2实训设备lx设备外观图6-2-1人工智能视觉实训平台图6-2-2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 1.8GHzX2+1.4GHzX4c2.AI加速器：1内存1GBLPDDR。2存储8GBEMMCo3支持8bit运算，运算性能3.0TOPS。4支持 TensorFlow. Ca

15、ffe. ONNX、Darknet 模型。5支持 OpenCLOpenXXc6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 TensorFloWx 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 OpenGLESl. 1/2. 0/3. 0/3. 1, OpenVGl. 1, OpenCL, DXllo3支持AFBC(帧缓冲压

16、缩)。5.VPU视频处理器：1支持 4KVP9and4K10bitsH265/H264 视频解码，60fps2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。6.3产品架构图6-3-1产品架构图6.4产品功能图6-4-1产品功能图6.5技术优势1） 硬件功能强大核心板CPU采用了六核ARM 64位处理器（双核Cortex-A72+四核Cortex-A53）, 主频高达1.8GHz, GPU为四核ARM Mali-T860 MP4 GPU,另外配备有人丄智能专

17、用NPU,支持8bit/16bit运算，运算性能高达3.0T0Pso内存方面配备了 6GB LPDDR3,储存为 32GB eMMC。通信方面支持 TCP/IP、WIFI、蓝牙、MQTT、Socket、 ssh、串口等。并且配备有丰富的外设接口（SPI、IIC、UART、GPI0等），可以 满足学生和老师不同的学习和开发需求。2） 、支持各种主流的深度学习框架唯众人工智能 AI 实训平台支持 TensorFlowx Keras、Caffe、Mxnet Pytorch 等主流深度学习框架，并在基础环境中提供TensoFlow. Keras. YoLo v3的开发 环境和依赖。3） 、支持零编程终

18、端节点使用的是ESP32模块，开发语言为MicroPython,该开发语言和 Python3类似，配合唯众图形化编程工具可以让学生和老师在不需要了解任何底 层知识的情况下结合人工智能AI实训平台核心板的识别结果做出AIoT的典型行 业应用的小型模型。4） 、完美融合物联网唯众人工智能AI实训平台的对硬件进行了兼容性设计，在硬件上可以同时 满足物联网、人工智能和嵌入式三个专业的实训需求。这样大大提高了实训设备 在学习不同专业的复用率，能够大大减少学校实训室场地不足的带来的问题，同 时也能够为解决学校建设多个实训室资金不足的问题。5）、支持可视化界面设计工具唯众可视化界面设计工具是辅助师生用来构建

19、AIoT应用程序的教学工具， 它采用图形化界面来代替代码开发界面，通过拖拽、移动控件与控件节点，来完 成页面设计。在学生和老师学习AIoT完整项口时，可以通过唯众可视化界面设 计工具进行控制页面的辅助构建。6） 、支持模型转换唯众人工智能AI实训平台提供模型转换工具，可以将学生和老师在X86架 构的讣算机中生成的hdf5 pb、onnx人工智能模块转化为ARM64架构的平台能 够运行的人工智能模型，解决学生和老师的人工智能项LI跨平台部署的问题。7） 、配套完整的开发环境唯众人工智能AI实训平台基础资源包中就包含了人工智能完整的开发环境, 包括 TensorFlow、Keras、Python、

20、OpenCV、PIL、gcc、scipy 等。学生和老师 不需要自己动手搭建复杂的人工智能开发环境，可以直接进行实训项口案例的学 习。同时唯众提供了基础环境镜像包，可以帮助学生和老师随时恢复初始状态。 另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。6.6实训室建设内容及空间设计人工智能实训室的建设主要包括：体验区、实训区、测试区三个区域。1、 体验区：展示大屏、展示平台、人工智能创客产品、硬件模型、文化墙、灯光系统 等。2、 实训区：硬件平台、软件平台、资源系统三个方而。（1） 硬件平台包括：唯众人工智能AIoT实训装置、唯众人工智能视觉实训平台、唯 众人工智能语音

21、实训平台、人工智能创新实践小车、PC机、实训工位（2） 软件平台包括：IT教学云平台、云虚拟实训平台、融合云平台、图形化编程工具、 可视化界而设计工具。（3） 资源系统包括：人工智能基础系统资源、人工智能视觉实训资源、人工智能语音 实训资源、人工智能综合项目案例资源、人工智能Python教学资源、人工智能TensorFlow 教学资源、Linux基础教学资源、Hadoop基础教学资源、Hadoop实训案例资源、Spcrk基 础教学资源、Spark实训案例资源。3、 组装测试区：组装工位、组装工具、实验赛道、测试组件等。灯光系绒文化墙TTiFW績、平台体验人工wffiKttMtftJKx资源系统

22、刘迢组装测试区实训室建设内容分布图图6-7-1人工智能体验厅效果图图6-7-2人工智能实训室效果图人工智能实训室效果图七、教学支持7.1理论教学唯众的人工智能产品立足中高职学生同时也能满足本科学生的专业建设需 要，提供人丄智能教学资源和教学仪器。教学资源方面，唯众IT教学云平台提 供了学习人工智能必要的基础课程，包含认识人工智能、Python入门、Python 基础、Python进阶、TensorFlow基础、TensorFlow进阶、大数据相关课程。由 于Python语言的特殊性，Python入门、Python基础、Python进阶可以作为计 算机大类的公共基础课程。TensorFlow基础

23、和TensorFlow进阶作为人工智能专 业特定基础课程。我们公司除了提供人工智能教学必备的基础课程之外，针对人 工智能专业还提供了数据处理（数据采集、数据分析、数据优化、数据归一化、 数字标签）、神经网络（ANN人工神经网络、CNN卷积神经网络、RN循环神经网 络、DNN深度神经网络）、计算机视觉（人脸检测、人脸识别、手写数字识别、 人脸表情识别等）、自然语言等（语音识别、文本翻译）多个人工智能高级课程 资源。同时针对所有的课程资源提供完整配套的教程、课件、教案和示例源码资 源。学生可以直接利用IT教学云平台上的教材进行学习，老师可以直接利用云 平台上的课件、教案直接教学，同时配套了相应的实

24、训案例和实训指导书，方便 老师进行实训教学。可以说唯众的人工智能产品可以为学校解决人工智能开课的师资问题、教学 资源问题、实训资源问题、实训设备问题以及和行业应用对接的问题，真正做到 了产、教、学、研、创五位一体。教学资源：紅inux基础、认识人工智能、Python基础、Python入门、 Python进阶、TensorFlow基础、TensorFlow入门、TensorFlow进阶、 Python网络爬虫、Linux基础、Hadoop生态系统与环境搭建、Spark 大数据分析等。方与 O PyFCAijAJWB苍 0Qg -. UATW5S 二.32三巧kA门碓众IT教学云平台认iRAIWg

25、8 卫 YoLo、OpenCV. PIL、MU、MQTT. fx 等。人工智能视觉资源包：(1)图像基本操作类：滑块控制三原色实验；(2)图像检测类：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；人脸检测实验等；(3)图像变换类：图像黑口变换实验；图像灰度变换实验；图像取反变换实 验；图像锐化变换实验等。(4)图像修复类：图像污点修复实验；(5)图像识别类：红绿灯识别实验；字符识别实验；猫狗分类实验；车牌识 别实验；人脸识别实验；目标检测实验；手势识别实验等。(6)图像跟踪类：LI标跟踪器实验；图像采集监控实验；智能监控云台实验。(7)双目类：双目标定实验、双目校正实

26、验、双目测距实验；(8)三维图像类：三维立体空间重建实验。图7-2-3行人检测效果图图7-2-4人脸微笑识别效果图人工智能语音资源包：(1)语音采集类：语音采集、语音波形显示、语音编码、语音釆样频率转换 等；(2)语音信号类：语音信号强度、口噪声信号、语音短时傅里叶变换、音频 自动增益控制等；(3)语音检测类：语音端点检测；(4)语音噪声类：语音增强；语音添加噪声；(5)语音模型类：LSTM声学模型训练；情感分析；知识图谱关系抽取；(6)声源定位类：实时声源定位；(7)语音识别类：语音识别；分词识别；词性标注；命名识别；(8)语音合成类：语音合成。唯药图7-2-5知识图谱关系抽取效果图人工智能项目综合案例资源包:1.手写数字识别项目案例WZ-AISZ-V1. 0基于MNIST的手写数字识别。MNIST是一个小型的手写数字图片库，它总共 有60000张图片，其中50000张训练图片，10000张测试图片。每张图片的像 素都是28 * 28o图7-2-5 MNIST数据集图该项LI实验过程：数据加载、模型构建、数据训练、数据测试、手写数字推 理。2.人脸识别系统项目案例WZ-AIRL-V1. 0基于CNN的人脸识别。人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的 一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在 图像