TW-X50B人工智能實驗平臺

一、產(chǎn)品概述

本實驗平臺是一款專為高校人工智能教育設(shè)計的綜合性教學(xué)平臺，采用華為昇騰AI技術(shù)路線，其搭載昇騰AI處理器與4核CPU，提供高達8 TOPS INT8的澎湃算力，是一款擁有廣泛的兼容性和豐富軟件支持，專為數(shù)據(jù)分析和推理計算設(shè)計的人工智能核心卡。在實時圖像處理、目標檢測等任務(wù)中展現(xiàn)卓越性能。開發(fā)體驗上，套件內(nèi)置MindStudio全流程工具鏈，提供涵蓋CV、NLP等領(lǐng)域的百項參考代碼與預(yù)訓(xùn)練模型。應(yīng)用場景豐富，多維賦能潛力。平臺通過ATC編譯器優(yōu)化算子，并支持int8量化技術(shù)減少精度損失，使昇騰NPU推理性能可對標GPU潛力，彰顯國產(chǎn)化硬件的技術(shù)突破與生態(tài)兼容性。

使用Ubuntu操作系統(tǒng)，集成6自由度機械臂、二舵機云臺、深度相機、環(huán)形陣列麥克風(fēng)、多種被控對象和傳感器等硬件模塊，旨在為學(xué)生提供從理論學(xué)習(xí)到實踐應(yīng)用的完整AI教育體驗。實驗平臺支持多種人工智能實驗場景，如積木堆疊、垃圾分類、語音交互和視覺導(dǎo)航等，覆蓋計算機視覺、機器人控制、自然語言處理和邊緣計算等核心領(lǐng)域。

通過高性能硬件與開源軟件生態(tài)的結(jié)合，本實驗平臺不僅滿足高校AI課程的教學(xué)需求，還為學(xué)生提供項目式學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實踐的平臺，助力培養(yǎng)具備AI開發(fā)能力的復(fù)合型人才。

人工智能實驗平臺，專為高校人工智能教學(xué)打造的全功能平臺，讓您輕松掌握AI技術(shù)，開啟智能時代的大門！

二、核心硬件與功能

1. 核心主板：華為昇騰

· 算力支持：搭載4核CPU和昇騰AI處理器，提供高達8 TOPS INT8算力，支持20路1080P視頻解碼和12路編碼，在實時目標檢測、多路視頻分析等場景中展現(xiàn)超強吞吐能力，支持高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理。

· 內(nèi)存與存儲：配備8GB LPDDR4X內(nèi)存，可外接最高256GB TF卡。

· 外設(shè)接口豐富：雙4K HDMI輸出、MIPI攝像頭接口、USB 3.0 HOST x2、USB Type-C HOST x1，Micro USB x1串口打印功能，千兆網(wǎng)口和GPIO，滿足多種外設(shè)連接需求，支持Wi-Fi雙頻2.4G和5G，支持BT4.2/BLE。

· 軟件生態(tài)：兼容Ubuntu、OpenEuler和OpenHarmony，支持MindSpore Lite、ONNX等AI框架。內(nèi)置lMindStudio全流程開發(fā)工具鏈，提供100+參考代碼樣例和CV、NLP等領(lǐng)域的預(yù)訓(xùn)練模型，支持模型快速適配和端到端應(yīng)用開發(fā)，顯著降低學(xué)習(xí)門檻。

· 高效工具鏈：支持昇騰張量編譯器（ATC），方便將多種主流AI框架的模型轉(zhuǎn)換為適用于昇騰AI處理器的格式，簡化模型部署過程。

· 開放生態(tài)與行業(yè)適配能力：兼容昇騰AI生態(tài)與華為云服務(wù)，支持與DeepSeek R1大模型等國產(chǎn)技術(shù)棧無縫集成。

2. 6自由度機械臂

· 功能：配備高精度伺服電機，支持多角度靈活運動，末端安裝攝像頭用于視覺引導(dǎo)。

· 實驗場景：實現(xiàn)ROS系統(tǒng)學(xué)習(xí)，積木堆疊、垃圾分類等任務(wù)，訓(xùn)練學(xué)生在機器人控制與AI視覺結(jié)合方面的能力。

3. 二舵機云臺

· 功能：支持水平和垂直雙軸旋轉(zhuǎn)，搭載雙目深度攝像頭，實現(xiàn)動態(tài)目標跟蹤。

· 實驗場景：用于目標檢測、視頻監(jiān)控等視覺任務(wù)，提升學(xué)生對運動控制的理解。

4. 深度相機

· 功能：提供RGB圖像和深度信息，支持3D環(huán)境感知。

· 實驗場景：用于物體識別、距離測量和SLAM（同步定位與建圖），深化學(xué)生對空間感知技術(shù)的掌握。

5. 環(huán)形陣列麥克風(fēng)

· 功能：支持多聲道音頻采集和聲源定位，具備降噪能力。

· 實驗場景：實現(xiàn)語音喚醒、語音指令識別等實驗，拓展學(xué)生在語音交互領(lǐng)域的實踐能力。

6. AI傳感器模塊

· 功能：通過核心主板的40Pin GPIO擴展，開發(fā)傳感器實驗或者控制設(shè)備。

· 實驗場景：入門學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)GPIO的硬件控制，了解傳感器模塊方面的知識，學(xué)習(xí)python編程。

三、高校人工智能教育的應(yīng)用價值

1. 由淺入深，循序漸進

從基礎(chǔ)的GPIO擴展到深度學(xué)習(xí)的AI視覺、AI聽覺，AI平臺提供完整的學(xué)習(xí)路徑，讓您一步步掌握AI知識體系，輕松應(yīng)對各種挑戰(zhàn)。

2. 覆蓋AI核心課程內(nèi)容

實驗平臺支持以下高校AI課程的教學(xué)需求：

· 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：涵蓋矩陣論、概率與信息論核心理論，構(gòu)建底層邏輯框架。

· 編程基礎(chǔ)：從Python語法到Linux環(huán)境配置，結(jié)合TensorFlow、PyTorch等主流框架實戰(zhàn)入門。

· 計算機視覺：通過深度相機和機械臂攝像頭，學(xué)生可實現(xiàn)圖像分類、目標檢測和3D物體識別。

· 機器人學(xué)：6自由度機械臂和二舵機云臺提供運動控制和路徑規(guī)劃的實踐機會。

· 語音處理：環(huán)形陣列麥克風(fēng)支持語音信號處理和自然語言理解實驗。

· 邊緣計算：華為昇騰的AI推理能力讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何在資源受限的設(shè)備上優(yōu)化模型。

· GPIO硬件控制：基于GPIO使用python編程對傳感器或者其他被控對象進行開發(fā)。

3. 系統(tǒng)框架與AI框架

l ubuntu操作系統(tǒng):

系統(tǒng)預(yù)裝ubuntu22.04操作系統(tǒng)，所有環(huán)境代碼庫文件均已安裝，開機即用。

Ubuntu22.04在云計算領(lǐng)域效率極高，特別適用于機器學(xué)習(xí)這樣的存儲密集型和計算密集型任務(wù)。Ubuntun 長期支持版本可以獲得 Canonical 官方長達五年的技術(shù)支持。

l 提供詳細的python開源范例程序:

根據(jù)TIOBE最新排名 ，Python已超越C#，與Java,C,C++一起成為全球前4大最流行語言。國內(nèi)目前百度指數(shù)搜索量已經(jīng)超越Java，與C++，即將成為國內(nèi)最受歡迎的開發(fā)語言。

Python被廣泛應(yīng)用于后端開發(fā)、游戲開發(fā)、網(wǎng)站開發(fā)、科學(xué)運算、大數(shù)據(jù)分析、云計算，圖形開發(fā)等領(lǐng)域；Python在軟件質(zhì)量控制、提升開發(fā)效率、可移植性、組件集成、豐富庫支持等各個方面均處于先進地位。python具有 簡單、易學(xué)、免費、開源、可移植、可擴展、可嵌入、面向?qū)ο蟮葍?yōu)點，它的面向?qū)ο笊踔帘?/span>java和C#.net更徹底；

l JupyterLab編程:

JupyterLab是一個基于Web的交互式開發(fā)環(huán)境，用于Jupyter筆記本、代碼和筆記本、代碼和數(shù)據(jù).JupyterLab非常靈活配置和排列用戶界面，以支持數(shù)據(jù)科學(xué)、科學(xué)計算和機器學(xué)習(xí)中廣泛的工作流.JupyterLab是可擴展的和模塊化的編寫插件，添加新組件并與現(xiàn)有組件集成

l 多種AI框架和AI開發(fā)工具:

昇思MindSpore:華為自研的 AI 計算框架，提供高效的模型訓(xùn)練和推理能力。

PyTorch：廣泛使用的深度學(xué)習(xí)框架，支持動態(tài)圖和靜態(tài)圖計算。

OpenCV:功能強大且廣泛使用的開源計算機視覺庫，為圖像處理和機器視覺提供了高效的工具。

TensorFlow：由 Google 開發(fā)的開源機器學(xué)習(xí)框架，廣泛應(yīng)用于各類 AI 應(yīng)用。

昇騰CANN：作為核心軟件棧，提供昇騰算子庫、加速庫等，兼容多種框架模型的推理優(yōu)化。

MindX SDK：支持調(diào)用昇騰接口進行模型推理，適用于視頻分析、自然語言處理等場景。

昇騰張量編譯器（ATC）：可以通過 ATC 工具將多種主流 AI 框架的模型（如 TensorFlow、PyTorch、Caffe、ONNX 等）轉(zhuǎn)換為適用于昇騰 AI 處理器的離線模型(.om 文件)。

4. 項目式學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實踐

實驗平臺設(shè)計了多個綜合性實驗項目，例如：

· 人臉追蹤：實驗通過 OpenCV 檢測人臉，驅(qū)動機械臂實時追蹤，展示圖像處理與硬件控制結(jié)合，支持視頻流顯示與用戶交互。

· 垃圾分類：通過AI模型分析垃圾類型，機械臂執(zhí)行分類任務(wù)，提升學(xué)生對AI社會應(yīng)用的理解。

· 顏色分揀與堆疊：實驗通過 OpenCV 識別方塊顏色，機械臂根據(jù)選擇進行分揀或堆疊，支持 HSV 校準、方框colare標定與 ROS 通信控制。

5. 降低學(xué)習(xí)門檻，強化動手能力

實驗平臺預(yù)裝教學(xué)軟件和示例代碼，支持Python編程和MindSpore Lite框架，學(xué)生無需深入硬件底層即可快速上手。同時，豐富的GPIO和外設(shè)接口讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬件結(jié)合的完整開發(fā)流程，培養(yǎng)解決實際問題的能力。

5. 適配國產(chǎn)化教育趨勢

基于華為昇騰技術(shù)的實驗平臺，融入國產(chǎn)AI生態(tài)，支持OpenHarmony等操作系統(tǒng)，符合高校推廣國產(chǎn)技術(shù)的要求。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中還能接觸到中國自主研發(fā)的技術(shù)棧，增強技術(shù)自信。

四、典型實驗案例

l 5.0全新部署DeepSeek-R1離線人工智能模型，內(nèi)存占用小，低延遲響應(yīng)。

l 蛋白質(zhì)分類評估，適用于實際場景

l 目標檢測，得益于強大的算力，多目標檢測能力強

l 人像分割與背景替換，基于深度學(xué)習(xí)，高效實時移除背景

l 細胞圖像分割，檢測精準速度快

l 六自由度機械臂，智能舵機，ROS控制，適用于AI視覺顏色分揀實驗

l 車牌識別，使用Teseract-OCR 引擎，識別準確率高，使用場景廣泛。

l ROS機器人系統(tǒng)，跨平臺兼容，代碼開源，模塊化設(shè)計，通用性強靈活性高。

五、人工智能課程資源

人工智能實驗平臺在設(shè)計時，考慮到不同基礎(chǔ)學(xué)習(xí)者的需求，力求使用更易理解的學(xué)習(xí)方式傳遞更加詳細的知識。本實驗平臺對各類使用者均有一定的學(xué)習(xí)幫助，特別是在在校大學(xué)生和研究生，能夠幫助學(xué)生從初學(xué)逐漸過渡到深入學(xué)習(xí)。也可以幫助他們完成畢業(yè)設(shè)計或者學(xué)術(shù)論文。

在人工智能遍地開花的今天，人工智能在 各個領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用，為產(chǎn)品賦能愈來愈稱為各大企業(yè)的追求。人工智能早已滲透到計 算機視覺、自動駕駛、自然語言處理、機器人技術(shù)、推薦系統(tǒng)、語音識別、航空航天等等領(lǐng)域。

人工智能實驗平臺的學(xué)習(xí)主要分為兩個部分，第一部分為人工智能基礎(chǔ)，主要包括：相關(guān)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)、Ubuntu系統(tǒng)、機器學(xué)習(xí)與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、AI框架、基礎(chǔ)舵機控制。第二部分主要為實踐學(xué)習(xí)包括：機械臂、AI視覺、AI聽覺、人工智能語言推理模型。完成學(xué)習(xí)后，可以充分了解到人工智能最主流的相關(guān)應(yīng)用。

六、技術(shù)規(guī)格

組件	規(guī)格	功能描述
實驗平臺	外形尺寸：≥610*440*240mm；	外箱采用鋁木合金材料，四周安裝尼龍防護墊。
AI運算單元	CPU ：為 Ascend 310 AI 處理器,1個DaVinciV300 AI core(主頻500MHz),4個TAISHANV200M處理器核(主頻1.0GHz)； 內(nèi)存：8GB LPDDR4X內(nèi)存，64bit位寬； 算力：半精度(FP16):4TFLOPS,整數(shù)精度(INT8):8TOPS； 存儲：配備8GB LPDDR4X內(nèi)存，可外接最高256GB Micro SD； 核心擴展： 40Pin擴展接口：1個； USB Type A接口：2個； HDMI接口：2個； USB Type C接口：1個； Micro SD卡接口：1個； MIPI-CSI連接器：2個，8Lane； 風(fēng)扇接口：1個； 千兆網(wǎng)口：1個；	安裝Ubuntu 22.04 LTS操作系統(tǒng)，集成JupyterLab開發(fā)環(huán)境、安裝DeepSeek-R1離線人工智能模型，安裝昇騰CANN核心軟件棧，支持一系列流行的AI框架和算法，比如MindSpore、TensorFlow、Pytorch等。
機械臂	機械臂自由度：5自由度+夾持器，200g有效負載，臂展350mm； 末端安裝攝像頭，采用USB接口，30萬像素，110度廣角，480P分辨率（600*480）； 舵機方案：15Kg*5+6Kg*1智能串行總線舵機； 材質(zhì)：陽極氧化處理鋁合金；	機械臂用于機器人運動學(xué)與機器人系統(tǒng)，可以完成夾持積木等動作，攝像頭可以配合機械臂完成部分AI視覺實驗；
云臺	為電動控制方式，采用雙舵機設(shè)計，水平/垂直旋轉(zhuǎn)	可進行±90°旋轉(zhuǎn)和145°俯仰；
相機	深度流輸出分辨率：≥640×400；深度流輸出幀速率：≥30fps；RGB傳感器分辨率：≥1920×1080；RGB傳感器幀速率：≥30fps	深度相機安裝于二自由度云臺，可完成人臉識別、動態(tài)目標跟蹤等實驗；
麥克風(fēng)	環(huán)形陣列，支持聲源定位	具備360°環(huán)繞拾音模式，開放函數(shù)接口，支持用戶自定義語音指令；
OLED顯示屏	0.91寸OLED顯示屏	用于系統(tǒng)的IP地址以及CPU占用等信息的顯示；
顯示屏	22寸顯示屏，HDMI接口，1080P分辨率。	顯示屏安裝于實驗平臺箱體上蓋；

七、售后指導(dǎo)服務(wù)

全程支持：提供從理論學(xué)習(xí)到實驗落地的技術(shù)答疑，解決開發(fā)環(huán)境配置、代碼調(diào)試等實際問題。

學(xué)術(shù)賦能：輔助畢業(yè)設(shè)計、論文撰寫，提供實驗數(shù)據(jù)優(yōu)化與模型調(diào)優(yōu)建議。

實戰(zhàn)拓展：支持機械臂控制、AI視覺/聽覺項目定制開發(fā)，助力成果轉(zhuǎn)化與競賽/科研應(yīng)用。

八、教育意義與未來展望

本實驗平臺為高校人工智能教育提供了一個低成本、高性能、易上手的實踐平臺，幫助學(xué)生從理論走向應(yīng)用，掌握AI開發(fā)的全流程技能。未來，我們計劃進一步豐富實驗內(nèi)容，增加SLAM導(dǎo)航、強化學(xué)習(xí)等高級實驗?zāi)K，并與高校合作開發(fā)定制化課程，推動AI教育的普及與深化。

通過本實驗平臺，學(xué)生不僅能掌握AI核心技術(shù)，還能在實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為智能時代的產(chǎn)業(yè)需求儲備人才。第六代人工智能實驗平臺將成為高校AI教育的重要工具，助力中國人工智能人才培養(yǎng)邁上新臺階。