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來(lái)源：Digi-Key 作者：Stephen Evanczuk 如果你正在構(gòu)建接收傳感器數(shù)據(jù)流的應(yīng)用，那你很有可能和我一樣是個(gè)數(shù)據(jù)迷。看到傳感器將數(shù)據(jù)傳入應(yīng)用，并且還能輕松使用大量現(xiàn)成的傳感器添加更多數(shù)據(jù)流，你肯定會(huì)有一種滿足感。 傳感器系統(tǒng)可以捕獲大量的事件，這些事件則被解構(gòu)為具有驚人細(xì)節(jié)水平的擴(kuò)展測(cè)量序列。盡管如此，即使是最狂熱的數(shù)據(jù)迷也承認(rèn)，僅憑原始數(shù)據(jù)量龐大并不能推動(dòng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的目標(biāo)。驅(qū)動(dòng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的是事件本身，而非各個(gè)事件精細(xì)切割的測(cè)量數(shù)據(jù)。幸運(yùn)的是，智能傳感器的問(wèn)世有助于人們把關(guān)注點(diǎn)重新放在對(duì)應(yīng)用及其用戶非常重要的事件上。 隨著更多傳感器數(shù)據(jù)變得越來(lái)越容易生成，數(shù)據(jù)流演變?yōu)樵丛床粩嗟脑紲y(cè)量數(shù)據(jù)，這可能導(dǎo)致旨在從所有數(shù)據(jù)中提取有用信息的嵌入式硬件和軟件變得不堪重負(fù)。而問(wèn)題不僅僅在于數(shù)據(jù)超出處理能力和通信管道能力。詳細(xì)的測(cè)量數(shù)據(jù)可能會(huì)分散應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員和用戶的注意力，使其專注于小細(xì)節(jié)，而忽略了做出決策所需的更高級(jí)別的抽象信息。 處理抽象信息 顧名思義，抽象意味著損失一些細(xì)節(jié)。對(duì)于以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用，處理從多個(gè)原始測(cè)量中提取的衍生數(shù)據(jù)可能會(huì)讓工程師有所顧慮，這不難理解，因?yàn)樗麄儞?dān)心會(huì)丟失一些在以后看來(lái)很重要的細(xì)節(jié)。對(duì)于需要識(shí)別某些新事件或理順根本原因的交通或安全數(shù)據(jù)記錄器等應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這當(dāng)然是個(gè)值得考慮的問(wèn)題。 然而，對(duì)于許多消費(fèi)類(lèi)和工業(yè)類(lèi)應(yīng)用而言，關(guān)鍵事件的具體特征往往眾所周知。比如，人或物體突然墜落會(huì)產(chǎn)生特定的運(yùn)動(dòng)偽影，工業(yè)電機(jī)故障會(huì)表現(xiàn)出可預(yù)測(cè)的振動(dòng)模式。而對(duì)于許多更高級(jí)別的應(yīng)用而言，這些特征的細(xì)節(jié)通常無(wú)關(guān)緊要。這些應(yīng)用只需要在發(fā)生墜落或故障事件時(shí)收到警報(bào)。當(dāng)然，用于檢測(cè)警報(bào)條件的機(jī)制確實(shí)需要詳細(xì)的傳感器測(cè)量。 在一個(gè)項(xiàng)目期間，我曾遭遇同樣的問(wèn)題，該項(xiàng)目需要為某個(gè)處理高級(jí)事件的應(yīng)用生成大量數(shù)據(jù)。生成高級(jí)事件信息需要詳細(xì)數(shù)據(jù)，但除了一些簡(jiǎn)短的活動(dòng)窗口之外，如果嘗試存檔其他所有測(cè)量數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)空間就會(huì)耗盡。一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)和其他分析方法的抽象方法化解了我們的難題。 經(jīng)過(guò)大量測(cè)試后，我們確信可以動(dòng)態(tài)生成抽象結(jié)果并覆蓋舊的測(cè)量數(shù)據(jù)。 專注于事件 STMicroelectronics 的 iNEMO 系列慣性測(cè)量裝置 (IMU) 等最先進(jìn)的傳感器使得始終開(kāi)啟型應(yīng)用能夠具備這種能力。該低功耗 IMU 包括適合電池供電消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用的 LSM6DSOX、適合高精度應(yīng)用的 LSM6DSRX 和適合工業(yè)應(yīng)用的 ISM330DHCX。這些 IMU 集成了可編程有限狀態(tài)機(jī) (FSM) 和機(jī)器學(xué)習(xí)核心 (MLC)，使得用戶可以使用自己的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練（參見(jiàn)《使用智能傳感器的內(nèi)置機(jī)器學(xué)習(xí)內(nèi)核可以優(yōu)化“始終開(kāi)啟”運(yùn)動(dòng)跟蹤》）。 當(dāng)這些設(shè)備之一檢測(cè)到與關(guān)注事件相關(guān)的模式時(shí)，便可以為主機(jī)處理器生成中斷。然后由主機(jī)處理器執(zhí)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)用邏輯。事實(shí)上，如果你只想要原始運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，或者與事件中斷結(jié)合使用，你可以像使用任何運(yùn)動(dòng)傳感器一樣讀取原始測(cè)量數(shù)據(jù)（圖 1）。 
圖 1：STMicroelectronics 的 iNEMO IMU 集成了完整的數(shù)字鏈，可生成有條件的數(shù)據(jù)，以供集成式 FSM 和 MLC 使用，以及通過(guò) IMU 的先進(jìn)先出 (FIFO) 緩沖區(qū)進(jìn)行主機(jī)訪問(wèn)。（圖片來(lái)源：STMicroelectronics） 傳感器能夠監(jiān)控自身的測(cè)量數(shù)據(jù)并識(shí)別更多抽象事件，因而降低了處理器和通信通道的負(fù)載，并為新一代智能傳感器指明了方向。更重要的是，傳感器能夠在內(nèi)部分析原始數(shù)據(jù)并生成有用信息，這為實(shí)現(xiàn)更高效的機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)指明了道路，使其不僅能夠提供原始測(cè)量數(shù)據(jù)，而且還可以提供派生數(shù)據(jù)。 總結(jié) 若將應(yīng)用解決方案的焦點(diǎn)放在派生數(shù)據(jù)而非原始測(cè)量上，則不需要支持機(jī)器學(xué)習(xí)的傳感器。對(duì)于相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)集，傳感器系統(tǒng)的主機(jī)處理器可能有足夠的可用周期來(lái)執(zhí)行識(shí)別事件的決策樹(shù)。但對(duì)于更大規(guī)模的部署，你可以在傳感器和上游主機(jī)之間使用邊緣計(jì)算資源來(lái)執(zhí)行抽象轉(zhuǎn)換。不管如何，若能將數(shù)據(jù)縮減成有用的抽象信息，則有助于滿足一些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)寧缺毋濫的要求。 |
