MCU厂商，是时候了解TinyML了-半导体新闻-摩尔芯球

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自allaboutcircuit ，谢谢。

机器学习 (ML) 是一个充满活力且强大的计算机科学领域，几乎渗透到我们与之交互的所有数字设备中，无论是社交媒体、手机、汽车，甚至是家用电器。

尽管如此，ML 想去的地方还有很多，但很难到达。这是因为许多最先进的机器学习模型需要大量的计算资源和功耗来执行推理，这是运行 ML 模型并对其输入数据进行预测的行为。

对高性能计算资源的需求将许多 ML 应用程序限制在云中，在云中数据中心级别的计算很容易获得。

为了让 ML 扩大其影响范围，并在此过程中开启应用的新时代，我们必须找到方法在更小、资源更受限的设备上促进 ML 推理。这种追求推动来一个被称为 Tiny Machine Learning 或 TinyML（TinyML 基金会的商标术语，已成为该技术的代名词）的技术的诞生。

什么是 Tiny Machine Learning 或 TinyML？

机器学习本身是一种利用称为神经网络的算法（示例如图 1 所示）来教计算机识别模式的技术。这可以外推到各种应用，包括对象识别和自然语言处理。

图 1. 示例感知器神经网络的可视化

另一方面，TinyML 可以定义为 ML 的一个子领域，它致力于在廉价且资源和功率受限的设备上启用 ML 应用程序。

TinyML 的目标是以一种极端的方式将机器学习带到边缘，电池供电、基于微控制器的嵌入式设备可以实时响应地执行 ML 任务。这项工作非常多学科，需要从硬件、软件、数据科学和机器学习等领域进行优化和最大化。

近年来，由于作为其基础的硬件和软件生态系统的成熟，该领域在很大程度上越来越受欢迎。

TinyML 应用

无论您是否意识到，TinyML 都可能以某种身份成为您日常生活的一部分。

TinyML 的应用包括：

关键字发现
物体识别和分类
手势识别
音频检测
机器监控

日常生活中 TinyML 应用的一个示例是 Google 和 Android 设备内部使用的音频唤醒词检测模型。唤醒词检测组件的示例如图 2 所示。

为了在听到“OK Google”字样时“开机”，Android 设备使用 14 kB 语音检测 ML 模型，该模型在 DSP 上运行。许多其他虚拟助手也是如此。

图 2.唤醒词应用程序的组件

哈佛学生的其他 TinyML 应用示例包括汽车的公路的鹿检测（物体检测的一个例子）、基于音频的蚊子检测（音频识别的一个例子）等等。

TinyML 应用程序中使用的硬件

在硬件方面，TinyML 令人印象深刻，因为它旨在处理一些相当不起眼的硬件。从某个角度来看，TinyML 的真正目标是以尽可能低的功耗执行 ML 推理。

被广泛认为是 TinyML 之父的Pete Warden在他关于该主题的开创性著作中指出，TinyML 的目标是在低于 1 mW 的功耗下运行。这个看似随意的数字的原因是，1 mW 的消耗使设备能够在标准纽扣电池上运行，合理的使用寿命为数月至一年。因此，当您考虑 TinyML 的电源时，请考虑纽扣电池、小型锂聚合物电池和能量收集设备。

从计算的角度来看，TinyML 不像大多数 ML 应用程序那样依赖图形处理单元 (GPU)、专用集成电路 (ASIC) 和微处理器。使用 Arduino 的示例学习套件也能执行相关操作，如图 3 所示。