智能計算系統(tǒng)實驗教程

編委會名單

叢書序言

前言

第1章　緒論

1.1　智能計算系統(tǒng)簡介

1.2　實驗設計

1.3　實驗平臺

1.3.1　硬件平臺

1.3.2　軟件環(huán)境

1.4　游戲?qū)嶒炏到y(tǒng)

第2章　神經(jīng)網(wǎng)絡設計實驗

2.1　基于三層神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)手寫數(shù)字分類

2.1.1　實驗目的

2.1.2　背景介紹

2.1.3　實驗環(huán)境

2.1.4　實驗內(nèi)容

2.1.5　實驗步驟

2.1.6　實驗評估

2.1.7　實驗思考

2.2　基于DLP平臺實現(xiàn)手寫數(shù)字分類

2.2.1　實驗目的

2.2.2　背景介紹

2.2.3　實驗環(huán)境

2.2.4　實驗內(nèi)容

2.2.5　實驗步驟

2.2.6　實驗評估

2.2.7　實驗思考

第3章　深度學習應用實驗

3.1　基于VGG19實現(xiàn)圖像分類

3.1.1　實驗目的

3.1.2　背景介紹

3.1.3　實驗環(huán)境

3.1.4　實驗內(nèi)容

3.1.5　實驗步驟

3.1.6　實驗評估

3.1.7　實驗思考

3.2　基于DLP平臺實現(xiàn)圖像分類

3.2.1　實驗目的

3.2.2　實驗環(huán)境

3.2.3　實驗內(nèi)容

3.2.4　實驗步驟

3.2.5　實驗評估

3.2.6　實驗思考

3.3　非實時圖像風格遷移

3.3.1　實驗目的

3.3.2　背景介紹

3.3.3　實驗環(huán)境

3.3.4　實驗內(nèi)容

3.3.5　實驗步驟

3.3.6　實驗評估

3.3.7　實驗思考

3.3.8　延伸拓展

第4章　編程框架實驗

4.1　基于TensorFlow實現(xiàn)圖像分類

4.1.1　實驗目的

4.1.2　背景介紹

4.1.3　實驗環(huán)境

4.1.4　實驗內(nèi)容

4.1.5　實驗步驟

4.1.6　實驗評估

4.1.7　實驗思考

4.2　基于TensorFlow實現(xiàn)實時風格遷移推斷

4.2.1　實驗目的

4.2.2　背景介紹

4.2.3　實驗環(huán)境

4.2.4　實驗內(nèi)容

4.2.5　實驗步驟

4.2.6　實驗評估

4.2.7　實驗思考

4.3　基于TensorFlow實現(xiàn)實時風格遷移訓練

4.3.1　實驗目的

4.3.2　背景介紹

4.3.3　實驗環(huán)境

4.3.4　實驗內(nèi)容

4.3.5　實驗步驟

4.3.6　實驗評估

4.3.7　實驗思考

4.4　自定義TensorFlow CPU算子

4.4.1　實驗目的

4.4.2　背景介紹

4.4.3　實驗環(huán)境

4.4.4　實驗內(nèi)容

4.4.5　實驗步驟

4.4.6　實驗評估

4.4.7　實驗思考

第5章　智能編程語言實驗

5.1　智能編程語言算子開發(fā)與集成實驗（BCL開發(fā)實驗）

5.1.1　實驗目的

5.1.2　背景介紹

5.1.3　實驗環(huán)境

5.1.4　實驗內(nèi)容

5.1.5　實驗步驟

5.1.6　實驗評估

5.1.7　實驗思考

5.2　智能編程語言性能優(yōu)化實驗

5.2.1　實驗目的

5.2.2　背景介紹

5.2.3　實驗環(huán)境

5.2.4　實驗內(nèi)容

5.2.5　實驗步驟

5.2.6　實驗評估

5.2.7　實驗思考

5.3　智能編程語言算子開發(fā)實驗（BPL開發(fā)實驗）

5.3.1　實驗目的

5.3.2　背景介紹

5.3.3　實驗環(huán)境

5.3.4　實驗內(nèi)容

5.3.5　實驗步驟

5.3.6　實驗評估

5.3.7　實驗思考

*第6章　深度學習處理器運算器設計實驗

6.1　實驗目的

6.2　背景介紹

6.2.1　卷積層算法特征

6.2.2　面向卷積運算的DLP架構(gòu)

6.2.3　DLP上矩陣及卷積處理過程

6.3　實驗環(huán)境

6.3.1　工具安裝

6.3.2　代碼文件組織

6.4　實驗內(nèi)容

6.5　實驗步驟

6.5.1　串行內(nèi)積運算器

6.5.2　并行內(nèi)積運算器

6.5.3　矩陣運算子單元

6.5.4　編譯調(diào)試

6.6　實驗評估

6.7　實驗思考

第7章　綜合實驗

7.1　基于YOLOv3實現(xiàn)目標檢測

7.1.1　實驗目的

7.1.2　背景介紹

7.1.3　實驗環(huán)境

7.1.4　實驗內(nèi)容

7.1.5　實驗步驟

7.1.6　實驗評估

7.1.7　實驗思考

7.2　基于EAST實現(xiàn)文本檢測

7.2.1　實驗目的

7.2.2　背景介紹

7.2.3　實驗環(huán)境

7.2.4　實驗內(nèi)容

7.2.5　實驗步驟

7.2.6　實驗評估

7.2.7　實驗思考

7.3　基于BERT實現(xiàn)自然語言處理

7.3.1　實驗目的

7.3.2　背景介紹

7.3.3　實驗環(huán)境

7.3.4　實驗內(nèi)容

7.3.5　實驗步驟

7.3.6　實驗評估

7.3.7　實驗思考

附錄ADLP軟件環(huán)境介紹

A.1　整體環(huán)境

A.2　運行時庫（CNRT）

A.3　高性能庫（CNML）

A.4　開發(fā)工具包

A.4.1　應用級性能剖析工具

A.4.2　系統(tǒng)級性能監(jiān)控工具

參考文獻

后記 2100433B

本書是《智能計算系統(tǒng)》的配套實驗教程，結(jié)合智能計算系統(tǒng)的軟硬件技術棧設計了基于通用CPU平臺和深度學習處理器平臺的分階段實驗和綜合實驗。其中，分階段實驗以風格遷移作為驅(qū)動范例，包括算法實驗（第2～3章）、編程框架實驗（第4章）、智能編程語言實驗（第5章）、深度學習處理器運算器設計實驗（第6章）。通過完成分階段實驗，讀者可以開發(fā)出一個可完成圖像風格遷移任務的智能計算系統(tǒng)。綜合實驗（第7章）包括目標檢測、文本檢測、自然語言處理等不同應用領域的實驗，可以幫助讀者鞏固對軟硬件技術棧相關知識的系統(tǒng)理解，讓讀者了解不同應用領域?qū)χ悄苡嬎阆到y(tǒng)的需求。

本書適合作為高等院校人工智能及相關專業(yè)的教材，以及相關領域從業(yè)人員的參考書。作者團隊還為本書設計了一款配套的游戲，利用游戲中的“稠密獎勵”“即時獎勵”和“體系性獎勵”等機制來提升讀者的學習熱情。

《自控原理及計算機控制實驗教程》以沈飛電子公司生產(chǎn)的自動控制原理實驗箱為實驗平臺，介紹了十個自動控制原理實驗和十個計算機控制技術實驗。自動控制原理部分有：典型環(huán)節(jié)及其階躍響應、控制系統(tǒng)瞬態(tài)響應、控制系統(tǒng)頻率特性、采樣系統(tǒng)分析、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究、非線性控制系統(tǒng)分析、連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正、采樣控制系統(tǒng)校正、狀態(tài)反饋、狀態(tài)觀測器。計算機控制技術部分有：A／D，D／A轉(zhuǎn)換實驗、采樣保持器、大林算法控制、平滑與數(shù)字濾波、積分分離PID控制、解耦控制、最小拍控制系統(tǒng)、電機調(diào)速實驗、步進電機實驗、溫度控制實驗。實驗內(nèi)容涉及理論廣泛，包含：經(jīng)典控制理論的線性非線性部分及現(xiàn)代控制理論。實驗項目類型豐富齊全，提供驗證型、設計型和綜合型三種類型的實驗。同時為了增加實驗的擴展性，培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新精神，還提供了函數(shù)庫，供學生編程控制實驗平臺進行實驗。

包括面向大工程和巨系統(tǒng)信息處理的計算模型和模擬優(yōu)化；以分布并行計算為特征的模擬人類智能的計算智能理論與算法設計、海量圖像視覺信息的高效獲取和智能處理技術；以及面向生命科學的“基因組”、“信息結(jié)構(gòu)”和“復雜性”這三個重大科學問題的生物信息處理模型和技術。

實驗室注重基礎研究和前沿研究相結(jié)合，理論研究與應用研究相結(jié)合，以面向海量復雜信息處理的智能計算為特色，在提升學術地位的同時，為地方經(jīng)濟和國防建設服務。

實驗室第一屆學術委員會由17組成。實驗室學術委員會主任為中國科學院生物物理所陳潤生院士，實驗室學術委員會副主任為中國科學院自動化所所長譚鐵牛研究員和湘潭大學黃云清教授；黃云清教授兼實驗室主任，高協(xié)平教授、劉任任教授、喻祖國教授擔任實驗室副主任。

實驗室研究人員中有博士生導師21人、教授30人、博士40人。實驗室主要研究方向包括：工程計算、模擬與優(yōu)化，計算智能與圖像處理，生物信息處理。

本書是計算機硬件的配套實驗教材。書中采用VerilogHDL語言，F(xiàn)PGA平臺來完成《數(shù)字電路與數(shù)字邏輯》、《計算機組成原理》、《計算機體系結(jié)構(gòu)》課程的實驗。全書共分為5章，包括EDA基礎、GW48-CP 實驗系統(tǒng)介紹、數(shù)字邏輯與數(shù)字電路實驗、計算機組成原理實驗和計算機體系結(jié)構(gòu)試驗。最后，附錄中介紹了IcarusVerilog開發(fā)環(huán)境及使用、VerilogHDL語言語法及簡介、實驗報告的格式及內(nèi)容、GW48系統(tǒng)萬能接插口與結(jié)構(gòu)圖信號/與芯片引腳對照表。

書中實驗安排緊扣相關的知識點，內(nèi)容全面，有驗證性的實驗，也有設計性實驗，為學習計算機系統(tǒng)硬件知識，提供了實驗驗證和設計參考。