AIoT

 AIoT 物聯網結合人工智慧

前言

隨著生活不斷數位化及IoT（物聯網）應用的普及，加上AI技術及5G通訊傳輸的升級、整合，使AIoT成為智慧化時代的熱門議題，究竟AIoT是什麼？有哪些實際應用案例及關鍵技術？接下來，本文將介紹AIoT技術、AIoT應用及AIoT教程，幫助你成為智慧化時代的關鍵人才！

大綱

什麼是 AIoT？讓 IoT技術更貼近人性

IoT（物聯網）的技術應用讓數位裝置之間產生緊密的連結，是數位時代來臨的重要關鍵，常見的自動化、遠端操控、串聯其他裝置等功能，都屬於IoT的應用範疇，而在IoT（物聯網）技術中導入AI系統，就是所謂的AIoT。結合AI人工智慧之後，AIoT具備智慧學習的能力，可以提供客製化服務的最佳體驗，並透過數據累積不斷進化，滿足各種人性化的需求。

5G通訊傳輸是 AIoT 的最後一塊拼圖

隨著2016年底AlphaGo帶起科技產業的第3波AI浪潮，科技產業便致力發展AI人工智慧與物聯網結合的AIoT，並將AIoT視為未來各產業的IT系統主流架構，不過因為資訊傳輸上仍有瓶頸，因此各領域都將5G通訊傳輸視為AIoT的最後一塊拼圖。5G包含三大領域 :增強型行動寬頻通訊(Enhanced Mobile Broadband, eMBB)、超可靠度和低延遲通訊(Ultra-reliable and Low Latency Communications, uRLLC)、大規模機器型通訊(Massive Machine Type Communications, mMTC)，如下圖。

與AIoT結合後可應用在更廣的層面，如工業、教育、交通、醫療等具備獨立作業需求的垂直應用領域，具體包含連接物聯網的自駕車、智慧醫療、智慧生產等應用，都將改變人們的生活習慣。

AIoT的設計流程

設計與實踐AIoT裝置的應用程式，需依照以下四個步驟進行:

  1. 找出問題 : 整理出希望用 AIoT 裝置解決什麼樣的問題。
  2. 大概的解決問題 : 考慮各種套件模組，大致上將 AIoT 裝置與應用程式分類。
  3. 這樣就解決了AIoT 裝置的設計 : 以套件模組為基礎，選擇感測器與驅動器，完成 AIoT 裝置設計。
  4. 這樣就解決了應用程式的設計 : 利用Python 套件模組，完成 AIoT 裝置的應用程式。

當在設計過程卡住時候，會不斷的重覆以上四個步驟，一但習慣以後，就會練就出分辨使用開放原始碼的功力，在遇到問題也就能夠比較簡單的解決了。

AIoT 架構與開發環境

硬體開發架構

  • Raspberry Pi 作為中央控制伺服器，負責與互聯網的通信、採樣存儲 Arduino 上報的狀態數據、處理數據量大的工作（如音頻、視頻、圖片相關）、提供 API 給 iOS 及 Android 以方便用手機控制家居。RPi 與 Arduino 間通過乙太網和 Zigbee 進行數據傳輸。
  • Arduino 負責周邊感測器採樣，如光線強度、溫度、人體紅外感應等。有的模塊比較獨立，比如人體感應的夜間走廊燈，單個 Arduino 可以自己實現監控加控制，就不需要上報數據給 Raspberry Pi 了。需要上報和接收數據的 Arduino ，通過 Zigbee 及乙太網和 Raspberry Pi 進行通信。 
  • 詳細說明請參閱►Arduino VS Raspberry Pi 樹莓派

軟體開發架構

  • 便宜穩定開放式架構 : Arduino IDE 編程 => 燒錄程式到 Arduino => Ubuntu Linux OS 操作平台，使用 Python 作為應用程式語言 => 使用 Virtual Box 做虛擬機器介面 => 利用原來的 Windows 電腦即可。 
  • 盡可能地利用現有資源 : 只要學到如何尋找適合的 Python 程式庫，以及靈活運用程式庫的方法，就能在短時間內做出想要的應用程式。也就是說只要學到 網路搜尋技巧，就可以最大限度的靈活運用開放原始碼，並在短時間內開發出應用程式。
  • 詳細說明請參閱►AIoT軟體開發架構

安裝 Virtual Box 虛擬機器

Virtual Box虛擬機器可安裝不同的作業系統，例如：Windows、Linux、Solaris、BSD、IBM OS/2和mac OS等，甚至是Android系統都可以在Virtual Box虛擬環境中流暢的執行。Virtual Box很適合用來練習硬碟分割與調整、執行光碟映像檔（ISO）、作業系統和軟體的安裝與測試等學習之用途，使用虛擬機器的好處就是不管你在虛擬系統環境中做任何的測試，完全不會影響實體主機的正常運作。詳細說明請參閱►Virtual-box 虛擬機器安裝與設定。

並且同時要安裝 "共享資料夾"，以方便使用 Virtualbox 虛擬環境時，存取本機電腦的檔案或是資料夾。詳細說明請參閱►Virtual Box 共享資料夾。

Virtual Box 安裝 Ubuntu

Ubuntu 在 Linux 眾多發行版的桌面版本（Desktop）中市佔率最高，UI 使用者見面最友善，且有專門適用開發 IoT 、Raspberry Pi AI ....的版本，所以我使用 Ubuntu，作為編程 Python 與 Arduino 的作業環境。詳細說明請參閱►Virtual Box 虛擬機器安裝 Ubuntu。

在 Ubuntu 上安裝 Arduino IDE 開發環境

Arduino IDE (集成開發環境)包含一個文本編輯器及大量的範本與程式庫，通常用於在 Arduino 硬件中編寫，編譯和上傳代碼。它有助於連接和與Arduino硬件通信。詳細說明請參閱►如何在 Ubuntu上安裝 Arduino IDE。

另外初學者最容易發生的問題是，明明照著做，還是無法順利進行或發生錯誤訊息.....等。詳細說明請參閱►錯誤(errors)發生與效能低落的處理。

Ubuntu 的更新與升級

Ubuntu 安裝完畢之後，必須經常進行更新與升級，以獲得最新的軟體與系統程式，平常也要經常更新，以保持系統在最穩定、最安全的狀態，同時解決安全漏洞。詳細說明請參閱►Ubuntu 套件更新與升級。

安裝 Cygwin-類 Unix 環境

在很多時後，會需要用到LINUX但是偏偏就只有WINDOWS主機，因此在這個時後就可以安裝Cygwin 在 Windows 上運行的類 Unix 環境，而不用在特意的裝一台linux主機。詳細說明請參閱►安裝 Cygwin。

安裝 Python 開發環境

程式設計最讓人頭痛想放棄的癥結點，很多時候是搞定開發環境跟工具，也就是一開始被架構好，後面的工具、套件安裝時就會出現許多問題。另外，每個人使用的硬體跟軟體規格版本不一，常常會出現相容性議題。詳細說明請參閱►如何安裝配置 Python 開發環境。


參考資料

關鍵字、標籤，Keyword、Tag:

  • AIoT,人工智慧物聯網,5G,AVR,Arduino,Raspberry,

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常用指令分類與簡介 大綱 前言 常用指令 指令分類 前言 在 Ubuntu 中我們可以打開終端機 (Ctrl+Alt+T) 進行指令操作，就可以透過指令來管理檔案、系統與網路管理。 在說明指令 $ls(1) ， $ 表示命令提示符號， ls 表示指令本身， (1) 表示本指令是在手冊第一章節中，詳細說明請參閱► 線上手冊(man page) 一般指令格式 ► $指令  [選項]  [選項值] 該指令的所有用法  ► $指令 --help 指令是由英文單字縮寫構成，因為指令繁多，所以理解指令原文，就很容易記住了。列如  ►ls：list (中文為列表) 。 常用指令 clear(1) ► 清空螢幕，當終端機列出資料太多。 $clear cd(1)► change directory，移動進入資料夾 $cd ./examples ► 移動到目前資料夾下的 examples 資料夾。 $cd ~  ► 移動到使用者home家目錄：~。 $cd ..  ► 移動到上一層目錄 :  ..。 $cd / ► 移動到根目錄 :  /。 $cd !$ ►移動到前一個命令最後一個參數指定的目錄。 pwd(1) ► print work directory，印出目前工作目錄。 $pwd ls(1) ► list - 查看檔案及子目錄。 $ls ► 列出資料夾、檔案名稱。 $ll  ► 就是  $ls -l : 將資料以列表形式呈現，並且包含檔案細部資料(屬性、權限、時間…) $ls temp  ► 列出資料夾temp 內資料。 $ls -la ► 列出詳細資料和隱藏資料，-l 列出詳細資料，-a 列出隱藏資料。 $ ls *.md ► 列出部分檔案：列出為 .md 的檔案。 cp(1) ► copy，複製檔案。 $echo "TEST" >  README.md ►將字串 "TEST"存新檔案 "README.md" $cp README.md  test.txt ►複製 README.md 另存為 test.txt $cp <file> <dir> ►複製檔案 file 到目錄 dir 下面。 $...
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Python 與SQLite 資料庫

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