TW-X50B人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

一、產(chǎn)品概述

本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一款專為高校人工智能教育設(shè)計(jì)的綜合性教學(xué)平臺(tái)，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(dá)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(jì)算設(shè)計(jì)的人工智能核心卡。在實(shí)時(shí)圖像處理、目標(biāo)檢測(cè)等任務(wù)中展現(xiàn)卓越性能。開發(fā)體驗(yàn)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(xiàng)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(tái)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(duì)標(biāo)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(jī)械臂、二舵機(jī)云臺(tái)、深度相機(jī)、環(huán)形陣列麥克風(fēng)、多種被控對(duì)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(shí)踐應(yīng)用的完整AI教育體驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支持多種人工智能實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器人控制、自然語言處理和邊緣計(jì)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅滿足高校AI課程的教學(xué)需求，還為學(xué)生提供項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐的平臺(tái)，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(shí)驗(yàn)平臺(tái)，專為高校人工智能教學(xué)打造的全功能平臺(tái)，讓您輕松掌握AI技術(shù)，開啟智能時(shí)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(dá)8 TOPS INT8算力，支持20路1080P視頻解碼和12路編碼，在實(shí)時(shí)目標(biāo)檢測(cè)、多路視頻分析等場景中展現(xiàn)超強(qiáng)吞吐能力，支持高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理。

· 內(nèi)存與存儲(chǔ)：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(jī)械臂

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

· 實(shí)驗(yàn)場景：實(shí)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(jī)器人控制與AI視覺結(jié)合方面的能力。

3. 二舵機(jī)云臺(tái)

· 功能：支持水平和垂直雙軸旋轉(zhuǎn)，搭載雙目深度攝像頭，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤。

· 實(shí)驗(yàn)場景：用于目標(biāo)檢測(cè)、視頻監(jiān)控等視覺任務(wù)，提升學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的理解。

4. 深度相機(jī)

· 功能：提供RGB圖像和深度信息，支持3D環(huán)境感知。

· 實(shí)驗(yàn)場景：用于物體識(shí)別、距離測(cè)量和SLAM（同步定位與建圖），深化學(xué)生對(duì)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(shí)驗(yàn)場景：實(shí)現(xiàn)語音喚醒、語音指令識(shí)別等實(shí)驗(yàn)，拓展學(xué)生在語音交互領(lǐng)域的實(shí)踐能力。

6. AI傳感器模塊

· 功能：通過核心主板的40Pin GPIO擴(kuò)展，開發(fā)傳感器實(shí)驗(yàn)或者控制設(shè)備。

· 實(shí)驗(yàn)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(shí)，學(xué)習(xí)python編程。

三、高校人工智能教育的應(yīng)用價(jià)值

1. 由淺入深，循序漸進(jìn)

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

2. 覆蓋AI核心課程內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)戰(zhàn)入門。

· 計(jì)算機(jī)視覺：通過深度相機(jī)和機(jī)械臂攝像頭，學(xué)生可實(shí)現(xiàn)圖像分類、目標(biāo)檢測(cè)和3D物體識(shí)別。

· 機(jī)器人學(xué)：6自由度機(jī)械臂和二舵機(jī)云臺(tái)提供運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

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

· 邊緣計(jì)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(duì)傳感器或者其他被控對(duì)象進(jìn)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(jī)即用。

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

l 提供詳細(xì)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(yùn)算、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)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(gè)方面均處于先進(jìn)地位。python具有 簡單、易學(xué)、免費(fèi)、開源、可移植、可擴(kuò)展、可嵌入、面向?qū)ο蟮葍?yōu)點(diǎn)，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(gè)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?jǐn)?shù)據(jù)科學(xué)、科學(xué)計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)中廣泛的工作流.JupyterLab是可擴(kuò)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(jì)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(dòng)態(tài)圖和靜態(tài)圖計(jì)算。

OpenCV:功能強(qiáng)大且廣泛使用的開源計(jì)算機(jī)視覺庫，為圖像處理和機(jī)器視覺提供了高效的工具。

TensorFlow：由 Google 開發(fā)的開源機(jī)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(jìn)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(xiàng)目式學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實(shí)踐

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了多個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如：

· 人臉追蹤：實(shí)驗(yàn)通過 OpenCV 檢測(cè)人臉，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂實(shí)時(shí)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(jī)械臂執(zhí)行分類任務(wù)，提升學(xué)生對(duì)AI社會(huì)應(yīng)用的理解。

· 顏色分揀與堆疊：實(shí)驗(yàn)通過 OpenCV 識(shí)別方塊顏色，機(jī)械臂根據(jù)選擇進(jìn)行分揀或堆疊，支持 HSV 校準(zhǔn)、方框colare標(biāo)定與 ROS 通信控制。

5. 降低學(xué)習(xí)門檻，強(qiáng)化動(dòng)手能力

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)，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(shí)際問題的能力。

5. 適配國產(chǎn)化教育趨勢(shì)

基于華為昇騰技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，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(qiáng)技術(shù)自信。

四、典型實(shí)驗(yàn)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(píng)估，適用于實(shí)際場景

l 目標(biāo)檢測(cè)，得益于強(qiáng)大的算力，多目標(biāo)檢測(cè)能力強(qiáng)

l 人像分割與背景替換，基于深度學(xué)習(xí)，高效實(shí)時(shí)移除背景

l 細(xì)胞圖像分割，檢測(cè)精準(zhǔn)速度快

l 六自由度機(jī)械臂，智能舵機(jī)，ROS控制，適用于AI視覺顏色分揀實(shí)驗(yàn)

l 車牌識(shí)別，使用Teseract-OCR 引擎，識(shí)別準(zhǔn)確率高，使用場景廣泛。

l ROS機(jī)器人系統(tǒng)，跨平臺(tái)兼容，代碼開源，模塊化設(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)靈活性高。

五、人工智能課程資源

人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)，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(xì)的知識(shí)。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)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(jì)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(gè)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(jì) 算機(jī)視覺、自動(dòng)駕駛、自然語言處理、機(jī)器人技術(shù)、推薦系統(tǒng)、語音識(shí)別、航空航天等等領(lǐng)域。

人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的學(xué)習(xí)主要分為兩個(gè)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(jī)器學(xué)習(xí)與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、AI框架、基礎(chǔ)舵機(jī)控制。第二部分主要為實(shí)踐學(xué)習(xí)包括：機(jī)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)	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(hù)墊。
AI運(yùn)算單元	CPU ：為 Ascend 310 AI 處理器,1個(gè)DaVinciV300 AI core(主頻500MHz),4個(gè)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(chǔ)：配備8GB LPDDR4X內(nèi)存，可外接最高256GB Micro SD； 核心擴(kuò)展： 40Pin擴(kuò)展接口：1個(gè)； USB Type A接口：2個(gè)； HDMI接口：2個(gè)； USB Type C接口：1個(gè)； Micro SD卡接口：1個(gè)； MIPI-CSI連接器：2個(gè)，8Lane； 風(fēng)扇接口：1個(gè)； 千兆網(wǎng)口：1個(gè)；	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(jī)械臂	機(jī)械臂自由度：5自由度+夾持器，200g有效負(fù)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(jī)方案：15Kg*5+6Kg*1智能串行總線舵機(jī)； 材質(zhì)：陽極氧化處理鋁合金；	機(jī)械臂用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與機(jī)器人系統(tǒng)，可以完成夾持積木等動(dòng)作，攝像頭可以配合機(jī)械臂完成部分AI視覺實(shí)驗(yàn)；
云臺(tái)	為電動(dòng)控制方式，采用雙舵機(jī)設(shè)計(jì)，水平/垂直旋轉(zhuǎn)	可進(jìn)行±90°旋轉(zhuǎn)和145°俯仰；
相機(jī)	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(jī)安裝于二自由度云臺(tái)，可完成人臉識(shí)別、動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤等實(shí)驗(yàn)；
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(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)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(shí)際問題。

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

實(shí)戰(zhàn)拓展：支持機(jī)械臂控制、AI視覺/聽覺項(xiàng)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)為高校人工智能教育提供了一個(gè)低成本、高性能、易上手的實(shí)踐平臺(tái)，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(jì)劃進(jìn)一步豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加SLAM導(dǎo)航、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等高級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，并與高校合作開發(fā)定制化課程，推動(dòng)AI教育的普及與深化。

通過本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生不僅能掌握AI核心技術(shù)，還能在實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為智能時(shí)代的產(chǎn)業(yè)需求儲(chǔ)備人才。第六代人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(tái)階。