一种基于图形编程的人工智能教学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于图形编程的人工智能教学系统，包括编程终端、云端服务器、嵌入式设备；所述编程终端进行图形化编程生成神经网络模型，并配置神经网络的基本参数，编程终端通过将所述神经网络的基本参数传送到所述云端服务器；所述云端服务器接收所述神经网络的基本参数，对其进行处理并生成训练完成的网络模型；所述嵌入式设备通过互联网接收所述训练完成的网络模型，并对所述训练完成的网络模型进行运行处理，得到相应的运行结果。本发明专利技术将复杂的编程简单化，以达到快速搭建神经网络、快速运行模型并查看神经网络运行结果的目的，青少年学生不用编写或只需编写较少程序代码，便可完成复杂的程序设计，提高学习效率和学习乐趣。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图形编程的人工智能教学系统本申请要求享有于2019年03月08日提交的、申请号为201910175681.8、题为“一种基于图形编程的人工智能教学系统”的中国专利申请的优先权，其内容在此通过引用全部并入本文。
本专利技术涉及人工智能神经网络、云端服务器开发、嵌入式设备
，尤其是指一种基于图形编程的人工智能教学系统。
技术介绍
随着计算机技术的普及发展以及人工智能技术的实践应用，青少年编程教育概念迅速兴起，学习计算机和人工智能相关知识成为趋势。目前青少年计算机和人工智能相关的教育停留在编程语言教学阶段，没有深入讲解神经网络的结构和层次。因此，青少年的人工智能教育领域亟需一种直观讲解神经网络的方法。现有技术中，人工智能神经网络的教学方法通过编程语言(主要是Python语言)搭建神经网络，设置网络的参数后，通过计算机训练神经网络得到网络模型，这种方法需要操作人员很高的编程技巧，不适合入门的青少年使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是将复杂的编程简单化，以达到快速搭建神经网络、快速运行模型并查看神经网络运行结果的目的。青少年学生不用编写或只需编写较少程序代码，便可完成复杂的程序设计，提高学习效率和学习乐趣。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于图形编程的人工智能教学系统，所述系统包括编程终端、云端服务器、嵌入式设备；所述编程终端进行图形化编程生成神经网络模型，并配置神经网络的基本参数，编程终端通过将所述神经网络的基本参数传送到所述云端服务器；>所述云端服务器接收所述神经网络的基本参数，对其进行处理并生成训练完成的网络模型；所述嵌入式设备通过互联网接收所述训练完成的网络模型，并对所述训练完成的网络模型进行运行处理，得到相应的运行结果。进一步地，编程终端进行图形化编程是基于blockly插件采用积木的方式组建神经网络模型，所述图形化编程即为利用积木工具完成积木的组合拼装。进一步地，根据神经网络的特征，编程终端生成的神经网络模型包含三个类：框架配置、网络优化和训练设置；其中，所述的框架设置类包含三个块：网络类型选择、隐藏层设计、特殊网络层；所述的网络优化类设置类包含三个块：激活函数、优化器、正则化；所述的训练设置类包含三个块：迭代次数，优化器的学习率，批处理的大小。进一步地，所述编程终端进行图形化编程生成神经网络模型，并配置神经网络的基本参数的操作还包括了：调用已存储在编程终端图形化程序，使用其基本参数。进一步地，所述编程终端通过将所述基本参数传送到所述云端服务器的操作前，所述编程终端根据神经网络的基本参数，判断是否满足神经网络的要求，决定是否发送信息。进一步地，所述云端服务器根据训练完成的网络模型的神经网络信息进行标签打印，并存储在云端服务器。进一步地，所述云端服务器处理接收的所述神经网络的基本参数时，会查找云端服务器中是否存在相同参数的神经网络；若存在，则将现有的模型下发给嵌入式设备；若不存在，则根据神经网络信息进行训练，生成新的训练完成的网络模型。进一步地，所述嵌入式设备运行所述训练完成的网络模型的过程还包括了调用嵌入式设备上的外设数据信息，作为神经网络的输入信息。进一步地，所述外设数据信息包括了声音、图像、视频、温度、湿度、位置、光照度中的一种或者多种。进一步地，所述编程终端包括可以连接互联网的手机、平板电脑、个人电脑；所述嵌入式设备包括可以连接互联网树莓派、香蕉派、荔枝派可以运行神经网络的智能设备。本专利技术的有益效果：通过图形化生成神经网络基本结构，配置基本结构中的参数，神经网络基本结构组建完成后将神经网络信息发送给云端服务器，云端服务器保存训练完成的模型，并将训练完成的模型发送给嵌入式设备，嵌入式设备运行网络，得到运行结果。通过这一流程不仅解决了神经网络编程难以理解的问题，将复杂的代码转换为图形化编程语言，清晰展示神经网络内部结构，降低了神经网络入门的难度，并且可以通过图形化的方式搭建神经网络，可快速搭建神经网络基本结构，缩短生成神经网络的周期。与此同时，将训练过程转移到云端服务器，不仅减少了终端的负荷、缩短了训练神经网络的时间。通过图形化编程，云端服务器处理和嵌入式设备运行的方式，不仅可以很好的展示神经网络的基本结构，方便老师教学；而且可以增加青少年对人工智能的兴趣，让更多的青少年加入到计算机前沿技术学习。附图说明图1为本专利技术一种基于图形编程的人工智能教学系统的实施例时序图；图2为本专利技术一种基于图形编程的人工智能教学系统的运行的实施例流程图；图3为本专利技术一种基于图形编程的人工智能教学系统的编程终端图形化编程界面的实施例示意图；图4为本专利技术一种基于图形编程的人工智能教学系统的图形化插件生成的程序逻辑结构的实施例示意图；图5为本专利技术一种基于图形编程的人工智能教学系统的互联网通信协议使用实施例流程图；图6为本专利技术一种基于图形编程的人工智能教学系统的云端服务器处理的实施例流程图；图7为本专利技术一种基于图形编程的人工智能教学系统的嵌入式设备运行的实施例流程图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种基于图形编程的人工智能教学系统，其特征在于，所述系统包括编程终端S101、云端服务器S102、嵌入式设备S103；编程终端S101基于图形化插件生成图形化模块，根据这些模块进行神经网络的图形化程序的编写，通过socket通信传给云端服务器S102，云端服务器S102根据信息进行处理生成神经网络模型，然后再通过socket通信将模型发送给嵌入式设备S103，嵌入式设备S103运行模型、得到运行的结果。在本实施方式中，所述编程终端S101是指：在计算机网络中处于网络最外围的设备，主要用于用户信息的输入以及处理结果的输出。编程终端S101不仅是一款支持显示和输入输出的硬件设备，可通过支持软件安装、数据交互、云端服务器交互以实现强大功能，如智能手机、平板电脑、个人电脑等。所述云端服务器S102是指：大量的远程主机集群，编程终端S101可以通过网络联机获取远程主机提供的服务，云端服务器S102可以运行程序、存储大量的数据。所述嵌入式设备S103是指：由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”，嵌入式处理器主要由一个单片机或微控制器(MCU)组成。嵌入式设备可以配置大量的外部设备(如摄像头、麦克风等)，用于采集外部信息作为处理器运行的输入信息。典型嵌入式设备S103如树莓派、香蕉派、荔枝派等。如图2所示，本专利技术实施例中系统具体实施方案如下：步骤S201：在编程终端S101生成神经网络。具体如下：利用图形化插件工具Blockly，先设置Toolbox(设置积木工具箱)，选中Blockly工具中选项卡选中Toolbox，定义T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图形编程的人工智能教学系统，其特征在于，所述系统包括编程终端、云端服务器、嵌入式设备；/n所述编程终端进行图形化编程生成神经网络模型，并配置神经网络的基本参数，编程终端通过将所述神经网络的基本参数传送到所述云端服务器；/n所述云端服务器接收所述神经网络的基本参数，对其进行处理并生成训练完成的网络模型；/n所述嵌入式设备通过互联网接收所述训练完成的网络模型，并对所述训练完成的网络模型进行运行处理，得到相应的运行结果。/n

【技术特征摘要】
20190308 CN 20191017568181.一种基于图形编程的人工智能教学系统，其特征在于，所述系统包括编程终端、云端服务器、嵌入式设备；
所述编程终端进行图形化编程生成神经网络模型，并配置神经网络的基本参数，编程终端通过将所述神经网络的基本参数传送到所述云端服务器；
所述云端服务器接收所述神经网络的基本参数，对其进行处理并生成训练完成的网络模型；
所述嵌入式设备通过互联网接收所述训练完成的网络模型，并对所述训练完成的网络模型进行运行处理，得到相应的运行结果。


2.根据权利要求1所述的基于图形编程的人工智能教学系统，其特征在于，所述编程终端进行图形化编程是基于blockly插件采用积木的方式组建神经网络模型，所述图形化编程即为利用积木工具完成积木的组合拼装。


3.根据权利要求2所述的基于图形编程的人工智能教学系统，其特征在于，根据神经网络的特征，编程终端生成的神经网络模型包含三个类：框架配置、网络优化和训练设置；
其中，所述的框架设置类包含三个块：网络类型选择、隐藏层设计、特殊网络层；
所述的网络优化类设置类包含三个块：激活函数、优化器、正则化；
所述的训练设置类包含三个块：迭代次数，优化器的学习率，批处理的大小。


4.根据权利要求1至3任一所述的基于图形编程的人工智能教学系统，其特征在于，所述编程终端进行图形化编程生成神经网络模型，并配置神经网络的基本参数的操作还包括了：调用已存储在编程终端图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹健，余星星，刘扬，王成，徐思文，张程鑫，邵文淦，李昌晋，
申请(专利权)人：北京火星人视野科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11