西安谁家的集团门户网站建设比较好,it培训网站模板,网站开发软硬件配置,学做网站需要懂什么软件Photo-illustration: Neurala来源#xff1a;IEEE电气电子工程师这是一篇客座文章。这里所表达的观点只是作者的观点#xff0c;并不代表IEEE Spectrum或IEEE的立场。在2020年#xff0c;我们看到了深度学习的加速利用#xff0c;这是所谓的工业4.0革命的一部分#xff0c… Photo-illustration: Neurala来源IEEE电气电子工程师这是一篇客座文章。这里所表达的观点只是作者的观点并不代表IEEE Spectrum或IEEE的立场。在2020年我们看到了深度学习的加速利用这是所谓的工业4.0革命的一部分数字化正在重塑制造业。这一波最新举措的特点是引入了智能和自主系统以数据和深度学习为动力这是一种强大的人工智能AI可以改善工厂的质量检查。那么好处是什么呢通过在生产线上的软件中添加智能摄像头制造商们看到了在高速和低成本下质量检测的改进而这是人类检查员无法比拟的。考虑到COVID-19对人力劳动的强制性限制比如工厂车间的社交距离问题这些好处对于保持生产线的运转更为关键。虽然制造商使用机器视觉已经有几十年了但是深度学习的质量控制软件代表了一个新的前沿发展方向。那么这些方法与传统的机器视觉系统有何不同呢当你按下这些人工智能质量控制系统的“运行”按钮时会发生什么制造业引入深度学习前后Before and After the Introduction of Deep Learning in Manufacturing为了理解在运行质量控制的深度学习软件包中会发生什么让我们看看前面的标准。传统的机器视觉质量控制方法依赖于一个简单但功能强大的两步过程第一步专家决定每台摄像机采集的图像中的哪些特征如边、曲线、角点、色块等对于给定的问题是重要的。第二步专家创建一个手动调整的基于规则的系统有几个分支点例如在包装线上通过多少“黄色yellow”和“曲率curvature”能够将一个对象归类为“成熟的香蕉ripe banana”。然后这个系统会自动决定产品是否是它应该的样子。该方法简单有效。但多年来制造商对质量控制的需求迅速发展将需求推到了下一个层次。但是没有足够的人类专家来支持制造商对自动化日益增长的需求。虽然传统的机器视觉在某些情况下工作得很好但在很难检测出好坏产品之间的差异的情况下它往往是无效的。以瓶盖为例根据饮料的不同瓶盖有很多变化如果一个瓶盖有一点点缺陷你就有可能在生产过程中使整个饮料溢出。用于质量检查的新型深度学习驱动软件基于一个关键特性从数据中学习。与他们的旧机器视觉版本不同这些模型自己学习哪些功能是重要的而不是依赖专家的规则。在学习的过程中他们创建了自己的隐式规则这些规则决定了定义高质量产品的特性组合。不需要人类专家而负担就转移到机器本身了用户只需收集数据并使用它来训练深度学习模型即可而无需为每个生产场景手动配置机器视觉模型。使用传统的深度学习模型进行质量控制Using a Conventional Deep Learning Model for Quality Control数据是深度学习有效性的关键。像深度神经网络deep neural networksDNNs这样的系统是以有监督的方式训练来识别特定类别的事物。在一个典型的检查任务中DNN可能会被训练成视觉上识别一定数量的类别比如通风阀的好坏图片。假设它得到了大量高质量的数据DNN将得出精确、低误差、有信心的分类。让我们看一个识别好的和坏的通风阀的例子。只要阀门保持不变所有制造商所要做的就是点击“运行”按钮生产线的检查就可以开始了。但是如果生产线切换到一种新型阀门则必须重新进行数据收集、培训和部署。为了使传统的深度学习成功用于训练的数据必须是“平衡的”。一个平衡的数据集包含有缺陷阀门的图像和包含各种可能的缺陷类型的图像一样多。收集良好阀门的图像很容易但现代制造业的缺陷率非常低。这种情况使得收集有缺陷的图像非常耗时特别是当您需要收集每种类型缺陷的数百个图像时。某些时候事情会变得更加复杂 -- 在系统被训练和部署之后一种新的缺陷完全有可能再出现这将要求系统被关闭、重新培训和重新部署。由于大流行病带来的消费者对产品的需求急剧波动制造商有可能因停产而受损。另一种“运行”按钮A Different Kind of “RUN” Button对于我们前面描述的质量控制的传统机器视觉过程可能还有一个教训可以借鉴。它的两步过程有一个优势产品特性的变化比规则慢得多。由于通风阀的特性在不同的生产类型中持续存在这种设置很好地符合制造的实际情况但是必须随着每一个新缺陷的产生而重新引入新的规则。传统上每次必须包含新规则时都必须重新训练深度学习模型。为了进行再训练新的缺陷必须用与之前所有缺陷相同数量的图像来表示。所有的图像必须放在一个数据库中重新训练系统这样它就可以学习所有旧规则和新规则。为了解决这一难题另一类DNNs引起了研究人员的关注。这些新的DNNs以一种更加灵活的方式学习规则以至于可以在不停止操作系统并将其从地板上取下的情况下学习新规则。这些所谓的持续或终身学习系统特别是终身深层神经网络lifelong deep neural networksL-DNN的灵感来自大脑神经生理学。这些深度学习算法将特征训练和规则训练分开能够动态地添加新的规则信息。虽然L-DDN仍在使用大量且平衡的数据集缓慢地学习特性但L-DDN在这一阶段并没有学习规则。而且他们不需要所有已知阀门缺陷的图像只要对象具有相似的特征如曲线、边、表面特性数据集就可以相对通用。使用L-DNNs这部分模型创建可以一次性完成而无需制造商的帮助。我们假设的阀门制造商需要知道的是在特征学习的第一步完成后他们只需要提供一小组良好阀门的图像系统就可以学习一组定义好阀门的规则。没有必要再提供任何缺陷阀门的图像了。L-DNNs将学习仅使用“良好”数据换句话说关于良好通风阀的数据的小型数据集的单一呈现然后在遇到非典型产品时通知用户。这种方法类似于人类用来发现他们每天遇到的对象差异的过程这对我们来说是一项不费吹灰之力的任务但在L-DNN系统出现之前对于深度学习模型来说这是一项非常困难的任务。L-DNNs不需要数千种不同的图像而只需要少数图像来训练和建立对对象的原型理解。该系统可以在几秒钟内部署并且在部署了L-DNN并按下了“运行”按钮后还可以收集到少数图像只要操作员确保这些图像中没有一个实际显示有缺陷的产品。还可以实时更改定义原型对象的规则以跟上生产线中的任何更改。在当今的制造环境中机器能够以每分钟超过60件产品的速度生产极为多变的产品。新产品不断推出以前看不见的缺陷也会出现在生产线上。传统的机器视觉无法解决这一问题 -- 每种产品都有太多的特殊特征和阈值。当按下由L-DNN系统驱动的质量控制软件上的“运行”按钮时机器操作员可以降低优化质量检验的成本和时间给制造业一个跟上创新步伐的战斗机会。今天像IMA集团和Antares Vision这样的全球制造商已经开始实施这样的技术来帮助质量控制我预计我们将看到许多其他制造商会开始效仿以便在全球舞台上保持竞争力。作者简介Anatoli Gorchet是视觉人工智能公司Neurala的首席技术官和联合创始人。他拥有20多年开发大规模并行神经计算软件的经验是将图形处理单元上的通用计算应用于神经建模的先驱。Anatoli拥有多项专利撰写了30多篇关于神经网络的出版物并就如何使用人工智能提高运营效率向《财富》500强企业提供建议。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
