冬天終于來(lái)了，而與之一起到來(lái)的是 Coral 新發(fā)布的 C++ 和 Python API 及工具，還有針對(duì) Edge TPU 優(yōu)化的新模型，以及對(duì)基于 TensorFlow 2.0 工作流的進(jìn)一步支持。

C++
https://github.com/google-coral/libcoral

Python API
https://github.com/google-coral/pycoral

針對(duì) Edge TPU 優(yōu)化
https://coral.ai/models

Coral(https://coral.ai)是一個(gè)可用于構(gòu)建本地 AI 產(chǎn)品的完整工具包。我們的設(shè)備端推理功能，以及借助 TensorFlow Lite 和 Edge TPU，支持您構(gòu)建高效、私密、快速和離線的產(chǎn)品。

TensorFlow Lite 和 Edge TPU
https://coral.ai/technology

之前，我們提供了 Python 和 C++ 版本的 API，從而讓開(kāi)發(fā)者可以利用 Edge TPU 來(lái)提高推理速度。通過(guò)對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行離線處理的方式，可以大大節(jié)省帶寬和云計(jì)算成本。同時(shí)這樣做也可以使數(shù)據(jù)保留在本地，保護(hù)用戶(hù)的隱私。最近，我們一直在努力重構(gòu)我們的 API，使其更加模塊化、重用性更強(qiáng)并擁有更好的性能。與此同時(shí)，我們還在減少不必要的 API 抽象，并開(kāi)放開(kāi)發(fā)者所熟悉的更多原生 TensorFlow Lite API。

因此，在最新的版本中，我們現(xiàn)在提供了兩個(gè)獨(dú)立的復(fù)用庫(kù)，每個(gè)庫(kù)都依托于強(qiáng)大的 TensorFlow Lite API 構(gòu)建而成，并且在自己的存儲(chǔ)庫(kù)中各自獨(dú)立，其分別是適用于 C++ 的 libcoral 和適用于 Python 的 PyCoral。

libcoral
https://github.com/google-coral/libcoral

Python 的PyCoral
https://github.com/google-coral/pycoral

libcoral (C++)

與我們之前的一些 API 不同，libcoral 并不會(huì)隱藏 tflite::Interpreter。相反，我們會(huì)將這個(gè)原生的 TensorFlow Lite 類(lèi)打造成一個(gè)頭等組件，并提供一些額外的輔助 API，以在您處理常見(jiàn)模型（例如分類(lèi)和檢測(cè)）時(shí)，幫您簡(jiǎn)化代碼。

使用新的 libcoral 庫(kù)在 C++ 中執(zhí)行推理時(shí)，開(kāi)發(fā)者通常應(yīng)該遵循以下模式：

1. 使用 Edge TPU 上下文創(chuàng)建 tflite::Interpreter 實(shí)例并分配內(nèi)存

為簡(jiǎn)化這一步驟，libcoral 提供了 MakeEdgeTpuInterpreter() 函數(shù)：

// Load the model auto model = coral::GetFlag(FLAGS_model_path)); // Get the Edge TPU context auto tpu_context = coral::ContainsEdgeTpuCustomOp(*model) ? coral::GetEdgeTpuContextOrDie() : nullptr; // Get the interpreter auto interpreter = coral::MakeEdgeTpuInterpreterOrDie( *model, tpu_context.get());

2. 配置 interpreter 的輸入

3. 調(diào)用 interpreter：

interpreter->Invoke();

作為 Invoke() 的替代方案，您可以使用 InvokeWithMemBuffer() 和 InvokeWithDmaBuffer() 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的性能，這兩個(gè)函數(shù)可以分別處理輸入數(shù)據(jù)而無(wú)需從另一個(gè)內(nèi)存區(qū)域或從DMA文件描述符進(jìn)行復(fù)制。

4. 處理 interpreter 的輸出

為簡(jiǎn)化這一步驟，libcoral 提供了一些適配器，所需的代碼更少：

auto result = coral::GetClassificationResults( *interpreter, /* threshold= */0.0f, /*top_k=*/3);

上方是分類(lèi)適配器的示例，開(kāi)發(fā)者可以在其中指定最小置信度閾值，以及返回結(jié)果的數(shù)量上限。該 API 還具有一個(gè)檢測(cè)適配器，該適配器擁有自己的結(jié)果過(guò)濾參數(shù)。

如需查看完整的示例應(yīng)用源代碼，請(qǐng)參閱 GitHub 上的 classify_image.cc，如需獲取有關(guān)如何將 libcoral 集成到應(yīng)用中的說(shuō)明，請(qǐng)參考 GitHub 上的 README.md。

GitHub 上的 classify_image.cc
https://github.com/google-coral/libcoral/blob/master/coral/examples/classify_image.cc

GitHub 上的 README.md
https://github.com/google-coral/libcoral/blob/master/README.md

我們還在此次的新版本中帶來(lái)了對(duì)設(shè)備端再訓(xùn)練的更新，能夠在更新的 ImprintingEngine 上將 imprinting 函數(shù)與推理解耦。新的設(shè)計(jì)讓 imprinting 引擎能夠直接與 tflite::Interpreter 一起使用。

為方便尋找主機(jī)上可用的 Edge TPU，libcoral 支持諸如 "usb:0" 或 "pci:1" 之類(lèi)的標(biāo)簽。您可借此更加輕松地管理多 Edge TPU 系統(tǒng)的資源。

最后，我們做了很多性能上的改進(jìn)，例如更高效的內(nèi)存使用和基于內(nèi)存而不是基于文件的抽象。此外，通過(guò)將 Abseil(https://abseil.io/)庫(kù)用于誤差傳播、通用接口和其他常見(jiàn)模式，API 的設(shè)計(jì)也更加一致，應(yīng)該可以提供更一致和穩(wěn)定的開(kāi)發(fā)者體驗(yàn)。

PyCoral (Python)

新的 PyCoral 庫(kù)（在新的 pycoral Python 模塊中提供）遵循了 libcoral 引入的一些設(shè)計(jì)模式，并為我們的 C++ 和 Python API 帶來(lái)了平衡。PyCoral 為分類(lèi)和檢測(cè)以及基于相同標(biāo)簽的 TPU 語(yǔ)義尋址設(shè)計(jì)了相同的 imprinting 解耦設(shè)計(jì)和模型適配器。

在 PyCoral 中，“運(yùn)行推理”功能現(xiàn)在已完全委托給原生的 TensorFlow Lite 庫(kù)，這是因?yàn)槲覀兎艞壛擞糜诔橄?TensorFlow 解釋器的模型“引擎”。借助這項(xiàng)更改，我們消除了由特定于 Coral 的 BasicEngine、ClassificationEngine 和 DetectionEngine 類(lèi)（這些來(lái)自“Edge TPU Python 庫(kù)”的 API 現(xiàn)已被棄用）所引入的代碼重復(fù)。

要使用 PyCoral 執(zhí)行推理，我們可以遵循與 libcoral 類(lèi)似的模式：

1. 創(chuàng)建 interpreter：

interpreter = edgetpu.make_interpreter(model_file) interpreter.allocate_tensors()

2. 配置 interpreter 的輸入：

common.set_input(interpreter, image)

3. 調(diào)用 interpreter：

interpreter.invoke()

4. 處理 interpreter 的輸出：

classes = classify.get_classes(interpreter, top_k=3)

如需獲取完整詳細(xì)的示例代碼，請(qǐng)查看我們的 Python 版文檔 (https://coral.ai/docs/edgetpu/tflite-python/)。

Coral Model Garden 更新

在這一版本中，我們通過(guò) MobileDet 進(jìn)一步擴(kuò)展了 Coral Model Garden。MobileDet 指的是使用 TensorFlow 對(duì)象檢測(cè) API 的輕量級(jí)單發(fā)檢測(cè)器系列，該系列在 Edge TPU 上實(shí)現(xiàn)了最先進(jìn)的精度和延遲權(quán)衡。與 MobileNet 系列模型相比，MobileDet 是一種低延遲的檢測(cè)模型，具有更高的準(zhǔn)確性。

查看 Coral 為 Edge TPU 提供的完整模型集合(https://coral.ai/models)，其中包括分類(lèi)、檢測(cè)、分割和專(zhuān)門(mén)為設(shè)備端訓(xùn)練準(zhǔn)備的模型。

將我們的整個(gè)工作流和模型集合遷移到 TensorFlow 2 是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作。從這個(gè)版本的 Coral 機(jī)器學(xué)習(xí) API 開(kāi)始，我們將引入對(duì)基于 TensorFlow 2 的工作流的支持。目前，MobileNet v1 (ImageNet)、MobileNet v2 (ImageNet)、MobileNet v3 (ImageNet)、ResNet50 v1 (ImageNet) 和 UNet MobileNet v2 (Oxford pets) 均支持使用 TensorFlow 2 進(jìn)行訓(xùn)練和轉(zhuǎn)換。

Model Pipelining

libcoral 和 PyCoral 都已將 Model Pipelining 功能從測(cè)試狀態(tài)升級(jí)到正式使用狀態(tài)。借助 Model Pipelining 功能，我們能夠分割大型模型，然后將其分配到多個(gè) Edge TPU 上，從而大大加快模型的運(yùn)行速度。

請(qǐng)參考對(duì)應(yīng)文檔以查看該 API 的 C++ 和 Python 版本示例。

C++
https://coral.ai/docs/reference/cpp/pipeline/

Python
https://coral.ai/docs/reference/py/pycoral.pipeline/

我們會(huì)通過(guò) Edge TPU 編譯器完成模型分割，該編譯器采用參數(shù)計(jì)數(shù)算法，可將模型分割成參數(shù)大小相近的片段。對(duì)于此算法無(wú)法提供所需吞吐量的情況，我們?cè)谶@一版本中引入了一個(gè)新工具，該工具支持基于分析的算法，通過(guò)實(shí)際多次運(yùn)行模型，然后根據(jù)觀察到的延遲來(lái)劃分片段，因此可能會(huì)得到更平衡的輸出。

新的 profiling_partition 工具可以這樣使用：

./profiling_partition --edgetpu_compiler_binary $PATH_TO_COMPILER --model_path $PATH_TO_MODEL --output_dir $OUT_DIR --num_segments $NUM_SEGMENTS

了解詳情

如需了解有關(guān)上述 Coral API 的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱以下文檔：

使用 C++ 在 Edge TPU 上運(yùn)行推理
https://coral.ai/docs/edgetpu/tflite-cpp/

使用 Python 在 Edge TPU 上運(yùn)行推理
https://coral.ai/docs/edgetpu/tflite-python/

通過(guò)多個(gè) Edge TPU 對(duì)模型進(jìn)行流水設(shè)計(jì)
https://coral.ai/docs/edgetpu/pipeline/

在 Edge TPU 上執(zhí)行遷移學(xué)習(xí)
https://coral.ai/docs/edgetpu/models-intro/#transfer-learning-on-device

Coral Model Garden
https://coral.ai/models

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：Coral 迎來(lái)多項(xiàng)更新，為邊緣 AI 注入更多精彩！

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