▲ 点击上方蓝字关注我们，不错过任何一篇干货文章！自 2005 年成立以来，Arduino 开源平台彻底改变了电子工程界，以开源为代表的创新席卷了整个技术开发的。无论过去、现在还是未来，科技目标始终是让技术更简单、更容易为人们所使用。这一理念与Arduino的开源原则一起，在其开发计划中始终保持不变。（原文链接：https://www.eeworld.com.cn/aifDaLO）我们已经在最近对该公司创始人 Massimo Banzi的采访中看到了这一点，Arduino 首席执行官 Fabio Violante 也证实了这一点。
法比奥·维奥兰特 (Fabio Violante)，Arduino 首席执行官Violante告诉《麻省理工学院技术评论》意大利版：“我们正在投资各个领域，以便让越来越多的人能够接触到技术。其中之一是软件开发领域的简化过程。如今，借助人工智能，不仅可以为具有一定基础知识的人提供代码开发支持，而且最重要的是，甚至可以帮助那些没有电子设计经验的人。为此，我们将人工智能功能添加到我们的开发环境中，包括云端和离线环境，以及源自 Arduino 的第三方产品。”我们的强项一直是微控制器。如今，得益于人工智能，智能传感器已成为 Arduino 尤为重要的领域。几年前出现了一种关于在微控制器内实现神经加速器的趋势。这意味着可以执行各种任务，同时保持微控制器的典型特征：低功耗和在微秒内启动的可能性（因此，不必像计算机或具有微处理器的对象中那样等待启动） ，例如家庭自动化的语音助手。我们正在努力利用神经加速器增强的微控制器的优势来创建智能传感器应用，例如低功耗智能相机。目前，我们在市场上推出了Nicla Vision，得益于我们与 OpenMV 的合作，它允许访问 MicroPython 中的垂直开发环境来创建基于 AI 的机器视觉应用程序。我们并不是在谈论与 Nvidia 的 Jetson 等产品竞争，而是提供了执行更简单操作的可能性，例如在农业中激活昆虫陷阱的操作。这是该领域的一个重要应用，因为它允许您限制需要使用的农药的数量和数量。所有这一切都是通过一个非常小的物体（邮票大小）实现的，该物体配有摄像头和非常强大的双核微控制器、Wi-Fi、蓝牙和激光雷达模块以及集成数字麦克风。Nicla Vision 可让您通过数字麦克风聆听昆虫的噪音，当人工智能识别出有害物种的模式时，借助神经网络，它会拍照并测量重量标本的形状，这要归功于一个能吸引昆虫的特殊香袋。一旦收集到这些数据，它就会将其发送到云端。这些应用在几年前由于其尺寸和功耗而无法想象，但如今通过智能微控制器就可以实现。因此，除了硬件部分之外，软件开发也受到了很多关注。您如何研究创新以集成到您的系统中，特别是在人工智能方面？AI软件建模行业非常复杂，这并不是我们的核心业务。这就是为什么我们依赖外部合作伙伴关系，例如与 Edge Impulse 的合作伙伴关系，Edge Impulse 是该领域的市场领导者。我们使用了他们的系统，该系统允许人工智能模型轻松地与微控制器集成，并将其适应为我们的系统。例如，对于Nicla Voice，我们在硬件中实现了特定的神经网络模型，使设备在功耗方面极其高效，并在专用 Syntiant 芯片上直接配备了硬件加速器。但应用有很多：这些神经网络还可以用于进行数字信号处理和许多其他工具，使您可以非常轻松地通过更新模型并捕获神经网络的训练集（当然这需要大量资源）。您对人工智能的发展有何期待？展望未来，您认为人工智能如何在未来的技术系统中实施？我们今天看到的是专注于这些模型训练的发展。集中式架构占主导地位，例如 ChatGPT、Anthropic等，数据中心投资巨大。有趣的是，新一代处理器，尤其是基于 Arm 的处理器，可以在低功耗系统中提供更强大的计算能力。可以说，当前的智能手机处理器拥有 40-50 TOPS算力。这使得非常复杂的过程（例如与机器人相关的过程）也可以直接在设备上执行。在未来，我想象机器人系统将帮助人们、家庭，法学硕士可以通过直接在家里解释人们的声音来解决问题，而不必依赖外部云。这是一个已经发生的趋势：直接在处理器中实现的高效、快速且低功耗的技术，可管理非常复杂的人工智能模型。因此，处理器和微控制器都在从云向边缘转变，边缘计算，尤其是边缘人工智能的梦想正在逼近。后者将能够提供易于使用的工具，并扩大发挥创造力的人群，以创造新问题的解决方案，包括速度、隐私和数据安全。搭建一个完全符合我们技术民主化梦想的系统。让更多的用户使用这些技术也意味着产生更多的数据，这些数据可以进一步用于其他服务和工具的开发？正是出于这个原因，像 Arduino 一样，我们正在另一个方面进行投资，即促进数据（例如来自传感器的数据）的收集和处理，然后训练人工智能模型。这个过程使我们能够快速训练多个模型，验证哪些模型可以工作，过滤它们，测试它们以创建 Arduino 草图（然后在板上加载和运行的代码）并将它们添加到我们的微控制器中。我们从人工智能开始，因为它是验证创新的最佳方式。新系统即将投入普遍使用，物联网是另一种正在变得广泛的可能应用。我们生活在一个动荡的演变时期。例如，让我们想想我们用于手机的无线耳机：它们是人工智能的集中体现，除其他外，它还可以提高音频质量并延长电池寿命。MEMS 加速度计也是一个非常有趣的世界，我们对此充满信心。Arduino 与 Bosch 和 Bosch Sensortech 建立了合作伙伴关系，共同开发该领域的系统。如今，加速度计可能是为不同的应用而创建的，它们也可用于执行具有出色性能的预测性维护。新型传感器可以检测空气中的颗粒物，不仅在污染方面非常重要，而且在火灾检测和管理等方面也有非常重要的应用。这种创新，使得即使是“较旧的”且目前相当便宜的技术也获得了新的机会。我们以雷达为例。如今，手机内安装了利用超宽带的先进雷达：这些技术正在变得普遍，成本低廉，对我们来说是继续开发系统的灵感。并非巧合的是，在接下来的几个月中，我们将宣布利用超宽带的新产品，在这种情况下也允许以开源的方式使用该技术，不仅作为对硬件的访问，而且作为对象编程的简化。Zephyr 的采用也是技术民主化和易用性这一观点的一部分，能否展开谈一谈？Zephyr 是一个新的操作系统，对我们来说非常重要。由于多种原因，微处理器行业中发生的操作系统标准化过程并未发生在微控制器行业中。我们已经使用了几年的新一代这些组件实际上改变了方案：而以前 Arduino Core（Arduino 的基础）是针对特定处理器进行调整并直接在其上运行，无需操作系统，在新产品中（从Arm的Cortex M4开始集成），我们采用了带有集成操作系统的分层。这个过程的演变导致我们选择了Zephyr，一个实时操作系统，从概念上来看，它受到Linux的强烈启发，具有绝对的软件可移植性。一场革命也源自新冠疫情大流行的经历，在此期间，由于组件稀缺，使新应用程序适应不同的基于微控制器的嵌入式系统的难度显而易见。如今，借助 Zephyr 和新的系统分层技术，可以轻松地适应不同芯片和不同架构上的应用程序。此外，Zephyr 上的 Arduino 增加了额外的可移植性，您可以使用 Arduino 语言编写代码，只需更改架构，一切仍然会以最佳状态运行。重要的是，它是一个开源项目，因此有来自 GitHub 社区的大量贡献。Arduino 坚信 Zephyr，我们通过加入该联盟立即为这场真正的革命做出贡献，这并非巧合。很快我们将能够看到第一批搭载新操作系统的 Arduino 产品。即使在 Arduino 内部，您也是 Matter 最坚定的支持者之一。什么是Matter？让我们从一个几乎每个人都遇到过的具体例子开始：几年前我翻新了我的房子，为了实现一些家庭自动化，我购买了一些物联网对象。为了设置它们，我基本上必须为每个制造商品牌下载不同的应用程序。其中一些东西可以与 Alexa 等虚拟助手一起使用，有些可以与 Google Home 一起使用，有些则两者都不能使用。有些要求您下载一个未知的应用程序，并且对您家中收集的数据最终会去向存疑。简而言之，任何曾经处理过此类对象的人都遇到过巨大的互操作性问题。Matter 是一个极其复杂的协议，但它的成功在于它（或者更确切地说，Matter 背后的连接标准联盟已经成功）首次将大大小小的参与者聚集在一起。它本质上包含每个物联网对象的描述系统（例如任何品牌或型号的智能灯泡），并允许其配置，无论规格如何（通过无线电、电缆、Wi-Fi、蓝牙连接，通过系统网格等）。作为一个极其复杂的系统，我向 Arduino 研发部门提出的挑战是使其易于访问，创建一个 Arduino 库，以允许任何用户以简单的方式构建具有“Matter 兼容”设备的系统。我们做了两方面的努力：我们构建了一个新的硬件板Nano Matter，具有无线和蓝牙连接功能，以及一个极其简单易用的库。只需几行 Arduino 代码，您就可以注册设备（甚至可以使用 QR）、在仪表板中查看它并在各种 Alexa、Google、Apple 等系统上配置设备。我们正在与 Silicon Labs 合作完成这一切，Silicon Labs 是这项技术的领导者，在该项目中发挥了非常重要的作用，无论是在支持设计和标准化方面，还是在 Matter 底层联盟中的相关性方面。我们已经在市场上发布了Nano Matter 的“社区预览”版本，在接下来的几周内我们将发布最终版本。希望越来越多的人参与物联网设备的建设，以使这项技术民主化。您认为在不久的将来，用户（而不仅仅是专家）将如何使用技术，特别是 Arduino 系统？有一个小前提，这是我们的企业使命之一，也是我个人的使命之一：我希望人们，特别是年轻人，不要再成为技术的“旁观者”，而是成为技术的使用者和创造者。我看到孩子们玩电子游戏，我认为这些孩子在 15 年后可能会设计出其他人会玩的新手机。我们所做的一切都会对社会产生必要的教育影响。我们不能让一小群人控制世界上所有的技术创新，而其他数十亿人却只是“受苦”。因此，我们希望通过 Arduino 来释放每个人的创造力和热情。在受欢迎程度、社区，以及最重要的是与技术生产者的关系方面，我们处于优势地位，我们将自己定位得有点像技术创新的“罗宾汉”。我们去跟高层人物聊聊，全世界半导体公司的副总裁；我们询问他们在未来三年内会做什么，以及他们是否能让我们尽早了解他们正在做的事情，以便我们能够研究它、理解它、使其民主化。正是出于这个目的，我们要求技术成本大幅折扣，从而将创新交付给每个人。我必须说，我们对这些公司的高层人物有很强的吸引力，因为每个人都希望通过他们的技术扩大可触达人群。因此，我们正在做的，以及我们将继续做的，就是试图理解两件事：一方面，可以解决的新问题；另一方面，现有技术能够为现有或仍然潜在的问题提供新的解决方案。例如，手机内的激光雷达。我们建造了一个名为Alvik 的机器人，与其他配备超声波传感器的机器人不同，它具有集成的 LiDAR 传感器。通过 Alvik，年轻人学习使用 LiDAR，也许明天他们会发明基于该技术的 3D 扫描仪。最终，我们的目标是将可能在某一领域使用的技术引入大众市场，那里有许多创意人员将能够使用它们来创建新的应用程序和新的解决方案。这是我们的愿景。显然，我们知道用户群也在不断发展。过去，用户比较有耐心，他需要详细了解电子、焊锡丝。Arduino 一直是基于项目的，因此它不是为了电子而电子。使用 Arduino，首先是你要解决问题，然后你就会明白你做了什么。如今，有很多关于即时满足的研究，尤其是在新一代中。年轻人的时间越来越少，他们承受着学业、家庭作业、课外活动等等的负担。他们没有太多时间，他们的父母也没有时间或耐心陪他们学习或玩耍。因此，基于这种演变，我们创建了即插即用套件，它准确地代表了“我解决问题，然后我可以更详细地理解它”的概念，但采用了现代手段，正如今天的孩子们想要的那样。我们了解的另一件事是连接的重要性，以及因此使用移动设备（板上有许多传感器）来控制应用程序和生成数据的可能性。我们在这方面也做出了很大的努力：比如Arduino Cloud，让您可以轻松地以“Arduino风格”在十分钟内构建连接的设备。我向任何人提出的要求就是大家能够比现在使用 Arduino 更快地开发 IoT 应用程序。
使用 Arduino Plug and Make Kit 制作的视频游戏控制器您只需要一张连接卡，通过即插即用套件，您可以进行许多实验。我们正在努力，并将看到 Arduino Cloud 的功能日益扩展，特别是直接与物联网和安全功能相关，因为对我们来说这是一个极其重要的方面。自从我来到 Arduino 以来，我们为每块板配备了加密芯片。一开始他们有点取笑我，因为我竟然想在一张 20 欧元的产品中添加两欧元的成本。但安全性很重要，且一旦被破坏就无法弥补。此外，它还可以使应用程序安全并防止黑客进入您的家庭设备并为所欲为。我们正在引入新的编程语言，包括那些最常在大学教授的语言，例如 Python 和 MicroPython。未来我们有很多项目，今年年底到2025年都会成为产品，同样基于MicroPython，赋予越来越多不同的可能性。考虑到人工智能的发展，想要对未来看得更远一些，也许下一步可能是用自然语言进行编程。这种方法已经可以很好地适用于 Arduino 语言，因为生成模型能够从大量在线资源中学习：从社区共享的项目到我们硬件产品的规格，一切都是广泛可用的。因此人工智能可以理解代码是如何工作的以及可以做什么，然后在第一时间提供有用的解决方案。编译自《麻省理工学院技术评论》
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