全国大学生电子设计竞赛作品，是如何利用AI技术的？

去年这个时间，我们参加过一次上海大学的电子科技竞赛。参与这类竞赛，可大致了解大学在电子科技行业人才培养方面的发展程度。今年观察这一信息的窗口在“全国大学生电子设计竞赛”，“瑞萨杯”信息科技前沿专题邀请赛（以下简称“瑞萨杯”）。

从竞赛组委会的介绍来看，每年全国大学生电子设计竞赛会有不同的赛事。“单数年”是国赛，“偶数年”则主要包含企业赞助的各种邀请赛。这类形式的邀请赛，除了这次的瑞萨杯信息科技前沿专题邀请赛，另外还有Intel赞助的嵌入式系统专题邀请赛，以及TI赞助的模拟电子系统专题邀请赛。

“瑞萨杯”的这场比赛，就我们看到的得奖作品来说，是采用瑞萨提供的IoT开发板和更多周边，偏向应用端的一个赛事。全国大学生电子设计竞赛更早在2008-2017这10年的比赛阶段，瑞萨每隔一年给予了总共5届的支持。瑞萨电子中国总经理荒山伸男介绍说，此前这10年的比赛集合了中国1100所高校，总计超过17万人次参加。

获得今年“瑞萨杯”的参赛队

从2018年开始则是“新的10年”，今年的“瑞萨杯”算是“新10年”的第二届。“新10年”相比过去10年的赛事，更倾向于以开放命题的方式进行比赛。今年的“瑞萨杯”从4月份开始发出邀请，因为疫情的关系，比赛以线上线下的方式同步开展，到9月份有43个学校的71支队伍提交作品报告。通过远程评审的方式，9月14日竞赛组委会公布结果；并于近期在杭州电子科技大学举行颁奖典礼。

这次比赛的报名作品涵盖了测量、无人机/自动驾驶、图像、机器人/控制、智能家居、语音识别等领域。获奖队伍一等奖6个（包括一个瑞萨杯），二等奖11个，三等奖26个。我们来简单看看今年的一些得奖作品，并从中理解此类赛事带来了何种价值。

比赛用到的工具

全国大学生电子设计竞赛组委会委员、专家组常务副组长、同济大学岳继光教授表示，本次比赛的评审过程主要有两个原则，其一是考量参赛作品的意义，“对现代社会经济、未来人类生活等，作品创意还是很重要的”；第二则是对瑞萨RZ/A2M资源的利用程度如何。

其中的第二个原则所说的产品，即本次“瑞萨杯”竞赛硬件基础主体的RZ/A2M。从瑞萨电子官网来看，RZ/A2M定位于“带DRP技术的高速嵌入式基于AI的图像处理微处理器”。

上面这张图是RZ/A2M在设计上的理念，即“像使用MCU一样去使用MPU”。瑞萨电子中国战略市场部高级经理于涛在介绍这款MPU的时候提到了：“这是个500MHz主频的MPU，集成度比较高，包含了片上RAM，以及瑞萨的DRP硬件处理单元，还有一些摄像头接口电路等。”

“集成度高的优点主要包括，第一外围电路比较简单，不用外扩DDR，DDR的供电也省了。而且对设计者来说，DDR也面临高速布线的问题，需要一些高度技巧，这些就可以省略掉了。”也就更便于实现低功耗、可降低BOM成本。从瑞萨电子官方介绍页来看，RZ/A2M集成了至多4MB SRAM；另外支持MIPI-CSI接口，以及有集成的硬件图像失真校正单元。

另一个重点是DRP加速器，这项技术我们曾在去年的文章中着重提到过。瑞萨电子对DRP的描述是，DRP（动态可配置处理器）在性能、设计弹性方面都优于FPGA。简单说，这是个用于AI inference的专用硬件，并且具备可编程性。这很像是软件定义芯片SDC结构的实践。作为专用硬件，执行类似图像预处理的时间，会比通用处理器明显更快，瑞萨此前的数据是快10倍——对比的应该是RZ/A1；而且更节能。

DRP加速单元主要擅长的工作是“加速图像的预处理，比如说基于摄像头把图像信息采集过来做一些预处理，包括灰度的变化、二值化等。另外图像裁剪，以及包括神经网络的推论算法在DRP单元加速运行。”于涛表示，“应用A2M的芯片做物体识别方案，首先摄像头把数据采集进来，针对点阵图像比如要把二维码找出来，还需要执行扫描。利用DRP，时间大概是70多毫秒；如果靠CPU去跑，大概就要300多毫秒才能跑下来了。”

所以RZ/A2M整体上，目标应用有两个方向。“一是嵌入式的图像识别功能设备”，“另外一个是图形化的人机界面GUI”。更具体地说，在工业监控、智能家电、服务机器人等领域，RZ/A2M都比较适合。这次“瑞萨杯”，学生作品针对RZ/A2M比较多见的项目，还是一些基于图像识别的创意。

几个比较有趣的参赛项目

岳继光教授在颁奖典礼开场前，提及针对参赛作品的建议时说道，“希望参赛同学能够进一步总结经验，深刻理解和体会RZ/A2M MPU结合了专有的DPR技术，进一步提升这些先进技术的利用率。”我们来看看其中几个给评委留下了相对印象比较深刻的参赛作品。

其一是拿下了本次“瑞萨杯”的作品，来自杭州电子科技大学黄崇君、陈俊煜、叶露娜小组的“基于V2X的车路协同系统构建”。岳继光教授在接受采访时提到：“做个作品做了自动小车的编队功能，有个头车——作为主车就应用了瑞萨的开发板，后面还有3-4个从车。主车能够根据路况做出驾驶行为的判断，让从车跟踪、后退、转弯或者避让等。”

“这个作品之所以给我留下比较深刻的印象，是在于无人车未来一段时间可能就要走入百姓生活了，很多城市都在做。”岳继光教授表示，“当然这个项目也有稚嫩的一面，比如说并未涉及对面来车的避让和互闪，就只能用在单一车道上。但从创意和应用瑞萨开发板的理念来看，还是能够投射当代大学生关心未来的精神风貌。”

“还有个印象比较深刻的作品是‘未来超市’。电子秤+摄像头，用视频观测、识别被称商品类型，主要是蔬菜和水果；重量和价格一下就自动生成了。超市如果采用借鉴这项技术，可以加速结账和商品流通的速度。虽然也有稚嫩的一面，不同水果要分开称，同价格的商品其实是没有必要分着称的。”

这个作品来自西安交通大学的胡嘉豪、吴俊杰和高明豪。项目介绍中提到了“通过RZ/A2M读取摄像头的贝尔图像，经由DRP技术的图像加速处理后获得RGBG的四通道图像，并将GRY图像输出到显示器上做显示。获得的四通道图像上传至上位机，进行深度学习模型的训练和识别。基于EAItranslator的转换的模型可以在RZ/A2M上离线运行。”

此前我们也介绍过e-AI方案系统框架，当终端设备脱离云时，仍可收集数据，并在内部进行数据整理和学习，最终通过AI inference来实现终端人工智能。

来自西安理工大学的“强激光束的高精度自动随焦系统”展示

于涛另外还介绍了两个参赛项目。其一是“辅助穿刺”，“我们去打点滴，遇到的一个问题可能是找不到血管。有参赛队伍利用成像的方式，帮助辅助分辨静脉的位置。这个思路也给我们开拓了利用成像、检测辅助做一些穿刺的定位。”于涛谈到。

“另外有个物体空间姿态检测的项目。我们都知道用摄像头去抓取图像，X轴、Y轴的位置分辨肯定没问题，能够分析出来，但Z轴信息很难采集出来。他们是利用一个类似魔方——六个面贴上二维码，通过算法加上DRP加速，把三维坐标标出来，给我们提供了解决问题很好的思路，这个给我留下的印象也很深刻。”听起来有些类似于结构光的3D感知原理。

这类比赛能带来什么？

全国大学生电子设计竞赛这样的比赛本身，当然是电子产业深入教育的一个体现，培养人才、激发学生的学习兴趣等自然是不必多谈的活动意义。就比赛意义这一个话题来谈，实际上可切分为对瑞萨电子这类赞助商的意义，对学校教学的意义，以及对电子科技行业本身的意义几个方面来谈——而人才培养实际是对行业本身的价值。

对瑞萨而言，用瑞萨电子中国业务发展部副总监冯新华的话来说，“首先是实现了公司践行社会责任的理念；另一个则是通过比赛来支持教育，能够让更多同学了解我们公司，熟悉公司产品，在今后的工作过程中，能够利用这样先进的技术为社会发展做出贡献。”

另外，于涛还提到，在为参赛队伍提供技术支持时，“有同学需要用到的资源，是瑞萨原本DRP标准库中没有的。这也是从同学们的角度出发，给我们提出的一些新的要求。那么我们也会把这些问题汇总，向公司总部提出需求，并在下一个版本的DRP库中做一些改进。”

而且，“同学们的很多创意都非常好，我们也会向客户介绍竞赛中的这些创意，将同学们的创意传达到产业中去，促进产业对相应产品的完善——当然知识产权是同学们的。从产业角度来说，如果有客户希望跟同学们有更多交流，我们也愿意促成这种产业化的合作。”这两点可说是对瑞萨本身产品完善起到的作用，以及将创意带到产业中去的价值。

对高校和教学来说，岳继光教授提到了教学改革推进：其一是教学仪器换新方面的推动作用。“在购置仪器方面，很多学校缺乏仪器，仅示波器这一项就能看到仪器换新在推进，大赛至少能够起到催化剂和推动作用。”

“第二，教学理念方面，有好的学校、赛区出辅导书，这些教材，包括论坛上的课程，课内课外的都在推动教材建设。”“2013年我们有做三维运动控制的，比如说四旋翼飞行器。当时四旋翼飞行器很少进入教材、课堂和学校。也是自此之后，大量课程和教材就进来了。”

“第三，同学们的水平也在逐渐提高。1100所高校、17万学生，这是很大的影响力。参加过大赛的同学，不管作品是否得奖，至少比其他人多学习了课外先进的电子技术。”“教学和企业需求间还是有比较大的差异”，而“竞赛补充了现在很多教学中的不足”。

于涛则补充说，“我们部门每年社招，简历上如果有参加竞赛获奖的，我一定会高看一眼。因为这些年接触下来，有这类经历的学生确实能力就会比较出色。这也是我们坚持赞助竞赛的原因。”

颁奖典礼上，“瑞萨杯”获奖代表发言

事实上，大学生参赛作品的许多创意和作品还是相对青涩的，而且某些创意在市场上已经有成熟化解决方案的，不过岳继光教授说：“这些作品能够透露出我们的同学，将来有潜力成为研究者或科学家。通过竞赛有了对社会的责任，以及对未来经济、科技发展的意识，我个人认为这个意义可能更大一些，倒不在于作品的成熟度或者其实用性。”

责编：Luffy Liu