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【系列01】端侧AI:构建与部署高效的本地化AI模型

端侧AI:构建与部署高效的本地化AI模型

这本小书旨在为AI开发者、嵌入式系统工程师和对端侧AI感兴趣的技术人员提供一个全面的指南,帮助他们掌握从模型训练、优化到部署的全流程。书中将重点讲解如何在资源受限的设备上,实现高性能、低功耗的AI推理,并提供丰富的代码示例和实际项目案例。

目标读者

  • 对端侧AI感兴趣的机器学习工程师。
  • 需要将AI模型集成到移动设备、IoT设备或嵌入式系统的开发者。
  • 希望了解模型压缩与优化技术的学生和研究人员。
  • 对AI硬件加速有兴趣的系统架构师。

  • 第1章:为什么是端侧AI?

    • 端侧AI与云端AI的优劣对比(延迟、隐私、成本、离线可用性)。
    • LLM、CV等核心AI应用对端侧部署的需求。
    • 未来AI生态的展望:云边协同模式。
  • 第2章:端侧AI硬件入门

    • CPU、GPU、NPU(神经处理单元)在端侧的角色。
    • 主流移动AI芯片架构:苹果(Neural Engine)、高通(Hexagon)、英伟达(Jetson)、联发科等。
    • 选择合适的硬件平台。
  • 第3章:端侧AI软件栈概览

    • 核心框架:TensorFlow Lite、PyTorch Mobile、ONNX Runtime。
    • 模型格式:.tflite、.pth、.onnx。
    • 硬件加速库:Core ML(iOS)、Android NNAPI。
  • 第4章:模型量化(Quantization)

    • 什么是量化?量化的原理与收益(减少模型大小、提升推理速度)。
    • 量化类型:后训练量化(Post-Training Quantization, PTQ)与量化感知训练(Quantization-Aware Training, QAT)。
    • 实践:使用TensorFlow Lite和PyTorch进行8位整数(INT8)量化。
  • 第5章:模型剪枝(Pruning)

    • 剪枝的原理:移除模型中不重要的连接或神经元。
    • 剪枝类型:非结构化剪枝与结构化剪枝。
    • 实践:使用PyTorch库进行模型剪枝。
  • 第6章:知识蒸馏(Knowledge Distillation)

    • 什么是知识蒸馏?如何用大模型(教师模型)指导小模型(学生模型)的学习。
    • 实践:构建一个学生网络,并用一个预训练好的教师模型进行蒸馏。
  • 第7章:架构设计与高效算子

    • 针对端侧部署的高效网络架构设计,如MobileNet、ShuffleNet等。
    • 理解并优化常用的算子,如卷积、全连接层等。
  • 第8章:移动端部署实战 - Android

    • 使用TensorFlow Lite在Android Studio中构建一个图像分类App。
    • 使用Android NNAPI进行硬件加速。
    • 部署模型的最佳实践。
  • 第9章:移动端部署实战 - iOS

    • 使用Core ML在Xcode中部署一个模型。
    • 处理输入与输出数据、性能监控。
    • 端侧模型的更新与管理策略。
  • 第10章:LLM端侧部署

    • LLM端侧部署的挑战(模型大小、计算量)。
    • 主流方案:Transformer家族模型轻量化。
    • 实践:使用ONNX Runtime或llama.cpp在移动端部署一个小型LLM。
  • 第11章:边缘设备与IoT部署

    • 在树莓派、英伟达Jetson等设备上部署模型。
    • 案例分析:智能摄像头中的物体识别、机器人中的路径规划。
  • 第12章:性能监控与优化

    • 如何评估端侧模型的推理速度、内存占用和功耗。
    • 使用性能分析工具(如TensorFlow Profiler)进行瓶颈分析。
    • 针对不同硬件平台的进一步优化技巧。
  • 第13章:端侧多模态AI

    • 如何将LLM、计算机视觉和语音模型结合,在端侧实现多模态交互。
    • 案例:语音助手、AR应用。
  • 第14章:联邦学习与端侧训练

    • 什么是联邦学习?其在保护用户隐私方面的作用。
    • 如何在端侧进行模型训练,而不是仅仅推理。
http://www.xdnf.cn/news/19030.html

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