▲?點擊上方藍字關注我們，不錯過任何一篇干貨文章！自 2005 年成立以來，Arduino 開源平臺徹底改變了電子工程界，以開源為代表的創新席卷了整個技術開發的。無論過去、現在還是未來，科技目標始終是讓技術更簡單、更容易為人們所使用。這一理念與Arduino的開源原則一起，在其開發計劃中始終保持不變。（原文鏈接：https://www.eeworld.com.cn/aifDaLO）我們已經在最近對該公司創始人 Massimo Banzi的采訪中看到了這一點，Arduino 首席執行官 Fabio Violante 也證實了這一點。
法比奧·維奧蘭特 (Fabio Violante)，Arduino 首席執行官Violante告訴《麻省理工學院技術評論》意大利版：“我們正在投資各個領域，以便讓越來越多的人能夠接觸到技術。其中之一是軟件開發領域的簡化過程。如今，借助人工智能，不僅可以為具有一定基礎知識的人提供代碼開發支持，而且最重要的是，甚至可以幫助那些沒有電子設計經驗的人。為此，我們將人工智能功能添加到我們的開發環境中，包括云端和離線環境，以及源自 Arduino 的第三方產品。”我們的強項一直是微控制器。如今，得益于人工智能，智能傳感器已成為 Arduino 尤為重要的領域。幾年前出現了一種關于在微控制器內實現神經加速器的趨勢。這意味著可以執行各種任務，同時保持微控制器的典型特征：低功耗和在微秒內啟動的可能性（因此，不必像計算機或具有微處理器的對象中那樣等待啟動） ，例如家庭自動化的語音助手。我們正在努力利用神經加速器增強的微控制器的優勢來創建智能傳感器應用，例如低功耗智能相機。目前，我們在市場上推出了Nicla Vision，得益于我們與 OpenMV 的合作，它允許訪問 MicroPython 中的垂直開發環境來創建基于 AI 的機器視覺應用程序。我們并不是在談論與 Nvidia 的 Jetson 等產品競爭，而是提供了執行更簡單操作的可能性，例如在農業中激活昆蟲陷阱的操作。這是該領域的一個重要應用，因為它允許您限制需要使用的農藥的數量和數量。所有這一切都是通過一個非常小的物體（郵票大小）實現的，該物體配有攝像頭和非常強大的雙核微控制器、Wi-Fi、藍牙和激光雷達模塊以及集成數字麥克風。Nicla Vision 可讓您通過數字麥克風聆聽昆蟲的噪音，當人工智能識別出有害物種的模式時，借助神經網絡，它會拍照并測量重量標本的形狀，這要歸功于一個能吸引昆蟲的特殊香袋。一旦收集到這些數據，它就會將其發送到云端。這些應用在幾年前由于其尺寸和功耗而無法想象，但如今通過智能微控制器就可以實現。因此，除了硬件部分之外，軟件開發也受到了很多關注。您如何研究創新以集成到您的系統中，特別是在人工智能方面？AI軟件建模行業非常復雜，這并不是我們的核心業務。這就是為什么我們依賴外部合作伙伴關系，例如與 Edge Impulse 的合作伙伴關系，Edge Impulse 是該領域的市場領導者。我們使用了他們的系統，該系統允許人工智能模型輕松地與微控制器集成，并將其適應為我們的系統。例如，對于Nicla Voice，我們在硬件中實現了特定的神經網絡模型，使設備在功耗方面極其高效，并在專用 Syntiant 芯片上直接配備了硬件加速器。但應用有很多：這些神經網絡還可以用于進行數字信號處理和許多其他工具，使您可以非常輕松地通過更新模型并捕獲神經網絡的訓練集（當然這需要大量資源）。您對人工智能的發展有何期待？展望未來，您認為人工智能如何在未來的技術系統中實施？我們今天看到的是專注于這些模型訓練的發展。集中式架構占主導地位，例如 ChatGPT、Anthropic等，數據中心投資巨大。有趣的是，新一代處理器，尤其是基于 Arm 的處理器，可以在低功耗系統中提供更強大的計算能力。可以說，當前的智能手機處理器擁有 40-50 TOPS算力。這使得非常復雜的過程（例如與機器人相關的過程）也可以直接在設備上執行。在未來，我想象機器人系統將幫助人們、家庭，法學碩士可以通過直接在家里解釋人們的聲音來解決問題，而不必依賴外部云。這是一個已經發生的趨勢：直接在處理器中實現的高效、快速且低功耗的技術，可管理非常復雜的人工智能模型。因此，處理器和微控制器都在從云向邊緣轉變，邊緣計算，尤其是邊緣人工智能的夢想正在逼近。后者將能夠提供易于使用的工具，并擴大發揮創造力的人群，以創造新問題的解決方案，包括速度、隱私和數據安全。搭建一個完全符合我們技術民主化夢想的系統。讓更多的用戶使用這些技術也意味著產生更多的數據，這些數據可以進一步用于其他服務和工具的開發？正是出于這個原因，像 Arduino 一樣，我們正在另一個方面進行投資，即促進數據（例如來自傳感器的數據）的收集和處理，然后訓練人工智能模型。這個過程使我們能夠快速訓練多個模型，驗證哪些模型可以工作，過濾它們，測試它們以創建 Arduino 草圖（然后在板上加載和運行的代碼）并將它們添加到我們的微控制器中。我們從人工智能開始，因為它是驗證創新的最佳方式。新系統即將投入普遍使用，物聯網是另一種正在變得廣泛的可能應用。我們生活在一個動蕩的演變時期。例如，讓我們想想我們用于手機的無線耳機：它們是人工智能的集中體現，除其他外，它還可以提高音頻質量并延長電池壽命。MEMS 加速度計也是一個非常有趣的世界，我們對此充滿信心。Arduino 與 Bosch 和 Bosch Sensortech 建立了合作伙伴關系，共同開發該領域的系統。如今，加速度計可能是為不同的應用而創建的，它們也可用于執行具有出色性能的預測性維護。新型傳感器可以檢測空氣中的顆粒物，不僅在污染方面非常重要，而且在火災檢測和管理等方面也有非常重要的應用。這種創新，使得即使是“較舊的”且目前相當便宜的技術也獲得了新的機會。我們以雷達為例。如今，手機內安裝了利用超寬帶的先進雷達：這些技術正在變得普遍，成本低廉，對我們來說是繼續開發系統的靈感。并非巧合的是，在接下來的幾個月中，我們將宣布利用超寬帶的新產品，在這種情況下也允許以開源的方式使用該技術，不僅作為對硬件的訪問，而且作為對象編程的簡化。Zephyr 的采用也是技術民主化和易用性這一觀點的一部分，能否展開談一談？Zephyr 是一個新的操作系統，對我們來說非常重要。由于多種原因，微處理器行業中發生的操作系統標準化過程并未發生在微控制器行業中。我們已經使用了幾年的新一代這些組件實際上改變了方案：而以前 Arduino Core（Arduino 的基礎）是針對特定處理器進行調整并直接在其上運行，無需操作系統，在新產品中（從Arm的Cortex M4開始集成），我們采用了帶有集成操作系統的分層。這個過程的演變導致我們選擇了Zephyr，一個實時操作系統，從概念上來看，它受到Linux的強烈啟發，具有絕對的軟件可移植性。一場革命也源自新冠疫情大流行的經歷，在此期間，由于組件稀缺，使新應用程序適應不同的基于微控制器的嵌入式系統的難度顯而易見。如今，借助 Zephyr 和新的系統分層技術，可以輕松地適應不同芯片和不同架構上的應用程序。此外，Zephyr 上的 Arduino 增加了額外的可移植性，您可以使用 Arduino 語言編寫代碼，只需更改架構，一切仍然會以最佳狀態運行。重要的是，它是一個開源項目，因此有來自 GitHub 社區的大量貢獻。Arduino 堅信 Zephyr，我們通過加入該聯盟立即為這場真正的革命做出貢獻，這并非巧合。很快我們將能夠看到第一批搭載新操作系統的 Arduino 產品。即使在 Arduino 內部，您也是 Matter 最堅定的支持者之一。什么是Matter？讓我們從一個幾乎每個人都遇到過的具體例子開始：幾年前我翻新了我的房子，為了實現一些家庭自動化，我購買了一些物聯網對象。為了設置它們，我基本上必須為每個制造商品牌下載不同的應用程序。其中一些東西可以與 Alexa 等虛擬助手一起使用，有些可以與 Google Home 一起使用，有些則兩者都不能使用。有些要求您下載一個未知的應用程序，并且對您家中收集的數據最終會去向存疑。簡而言之，任何曾經處理過此類對象的人都遇到過巨大的互操作性問題。Matter 是一個極其復雜的協議，但它的成功在于它（或者更確切地說，Matter 背后的連接標準聯盟已經成功）首次將大大小小的參與者聚集在一起。它本質上包含每個物聯網對象的描述系統（例如任何品牌或型號的智能燈泡），并允許其配置，無論規格如何（通過無線電、電纜、Wi-Fi、藍牙連接，通過系統網格等）。作為一個極其復雜的系統，我向 Arduino 研發部門提出的挑戰是使其易于訪問，創建一個 Arduino 庫，以允許任何用戶以簡單的方式構建具有“Matter 兼容”設備的系統。我們做了兩方面的努力：我們構建了一個新的硬件板Nano Matter，具有無線和藍牙連接功能，以及一個極其簡單易用的庫。只需幾行 Arduino 代碼，您就可以注冊設備（甚至可以使用 QR）、在儀表板中查看它并在各種 Alexa、Google、Apple 等系統上配置設備。我們正在與 Silicon Labs 合作完成這一切，Silicon Labs 是這項技術的領導者，在該項目中發揮了非常重要的作用，無論是在支持設計和標準化方面，還是在 Matter 底層聯盟中的相關性方面。我們已經在市場上發布了Nano Matter 的“社區預覽”版本，在接下來的幾周內我們將發布最終版本。希望越來越多的人參與物聯網設備的建設，以使這項技術民主化。您認為在不久的將來，用戶（而不僅僅是專家）將如何使用技術，特別是 Arduino 系統？有一個小前提，這是我們的企業使命之一，也是我個人的使命之一：我希望人們，特別是年輕人，不要再成為技術的“旁觀者”，而是成為技術的使用者和創造者。我看到孩子們玩電子游戲，我認為這些孩子在 15 年后可能會設計出其他人會玩的新手機。我們所做的一切都會對社會產生必要的教育影響。我們不能讓一小群人控制世界上所有的技術創新，而其他數十億人卻只是“受苦”。因此，我們希望通過 Arduino 來釋放每個人的創造力和熱情。在受歡迎程度、社區，以及最重要的是與技術生產者的關系方面，我們處于優勢地位，我們將自己定位得有點像技術創新的“羅賓漢”。我們去跟高層人物聊聊，全世界半導體公司的副總裁；我們詢問他們在未來三年內會做什么，以及他們是否能讓我們盡早了解他們正在做的事情，以便我們能夠研究它、理解它、使其民主化。正是出于這個目的，我們要求技術成本大幅折扣，從而將創新交付給每個人。我必須說，我們對這些公司的高層人物有很強的吸引力，因為每個人都希望通過他們的技術擴大可觸達人群。因此，我們正在做的，以及我們將繼續做的，就是試圖理解兩件事：一方面，可以解決的新問題；另一方面，現有技術能夠為現有或仍然潛在的問題提供新的解決方案。例如，手機內的激光雷達。我們建造了一個名為Alvik 的機器人，與其他配備超聲波傳感器的機器人不同，它具有集成的 LiDAR 傳感器。通過 Alvik，年輕人學習使用 LiDAR，也許明天他們會發明基于該技術的 3D 掃描儀。最終，我們的目標是將可能在某一領域使用的技術引入大眾市場，那里有許多創意人員將能夠使用它們來創建新的應用程序和新的解決方案。這是我們的愿景。顯然，我們知道用戶群也在不斷發展。過去，用戶比較有耐心，他需要詳細了解電子、焊錫絲。Arduino 一直是基于項目的，因此它不是為了電子而電子。使用 Arduino，首先是你要解決問題，然后你就會明白你做了什么。如今，有很多關于即時滿足的研究，尤其是在新一代中。年輕人的時間越來越少，他們承受著學業、家庭作業、課外活動等等的負擔。他們沒有太多時間，他們的父母也沒有時間或耐心陪他們學習或玩耍。因此，基于這種演變，我們創建了即插即用套件，它準確地代表了“我解決問題，然后我可以更詳細地理解它”的概念，但采用了現代手段，正如今天的孩子們想要的那樣。我們了解的另一件事是連接的重要性，以及因此使用移動設備（板上有許多傳感器）來控制應用程序和生成數據的可能性。我們在這方面也做出了很大的努力：比如Arduino Cloud，讓您可以輕松地以“Arduino風格”在十分鐘內構建連接的設備。我向任何人提出的要求就是大家能夠比現在使用 Arduino 更快地開發 IoT 應用程序。
使用 Arduino Plug and Make Kit 制作的視頻游戲控制器您只需要一張連接卡，通過即插即用套件，您可以進行許多實驗。我們正在努力，并將看到 Arduino Cloud 的功能日益擴展，特別是直接與物聯網和安全功能相關，因為對我們來說這是一個極其重要的方面。自從我來到 Arduino 以來，我們為每塊板配備了加密芯片。一開始他們有點取笑我，因為我竟然想在一張 20 歐元的產品中添加兩歐元的成本。但安全性很重要，且一旦被破壞就無法彌補。此外，它還可以使應用程序安全并防止黑客進入您的家庭設備并為所欲為。我們正在引入新的編程語言，包括那些最常在大學教授的語言，例如 Python 和 MicroPython。未來我們有很多項目，今年年底到2025年都會成為產品，同樣基于MicroPython，賦予越來越多不同的可能性。考慮到人工智能的發展，想要對未來看得更遠一些，也許下一步可能是用自然語言進行編程。這種方法已經可以很好地適用于 Arduino 語言，因為生成模型能夠從大量在線資源中學習：從社區共享的項目到我們硬件產品的規格，一切都是廣泛可用的。因此人工智能可以理解代碼是如何工作的以及可以做什么，然后在第一時間提供有用的解決方案。編譯自《麻省理工學院技術評論》
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