本發(fā)明涉及嵌入式人工智能，具體為基于嵌入式人工智能實訓(xùn)平臺的教學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著嵌入式處理器的性能不斷提高，包括處理器的運(yùn)算速度、存儲容量、并行處理能力等，現(xiàn)階段的嵌入式處理器可以支持復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算，為人工智能算法的運(yùn)行提供了硬件基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)植入嵌入式系統(tǒng)，可以提高數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理能力。

2、傳統(tǒng)的教學(xué)系統(tǒng)并不能很好的將人工智能技術(shù)融入嵌入式平臺的教學(xué)系統(tǒng)，沒有突出學(xué)習(xí)重點，無法做到系統(tǒng)的學(xué)習(xí)嵌入式人工智能課程，同時，每個學(xué)員對知識點的掌握存在差異，統(tǒng)一教學(xué)無法適配所有學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度，因此突出嵌入式人工智能學(xué)習(xí)點且智能適配所有學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于嵌入式人工智能實訓(xùn)平臺的教學(xué)系統(tǒng)，解決了上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：基于嵌入式人工智能實訓(xùn)平臺的教學(xué)系統(tǒng)，包括處理單元、數(shù)據(jù)庫、計時模塊、交換機(jī)和n個學(xué)習(xí)終端，所述處理單元的輸出端分別與數(shù)據(jù)庫和交換機(jī)的輸入端連接，所述計時模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，所述數(shù)據(jù)庫的輸出端與交換機(jī)的輸入端連接，所述交換機(jī)的輸出端與計時模塊的輸入端連接，所述交換機(jī)的端口和每個學(xué)習(xí)終端的端口建立數(shù)據(jù)連接；

3、所述處理單元給每個學(xué)習(xí)終端賦予獨(dú)立的編號，獨(dú)立編號用于區(qū)分每個學(xué)習(xí)終端，不同的學(xué)習(xí)終端的播放速度不同，可以適配每個學(xué)員的學(xué)習(xí)速度，所述數(shù)據(jù)庫將視頻課件傳輸至交換機(jī)，所述交換機(jī)將嵌入式人工智能的視頻課件分發(fā)至每個學(xué)習(xí)終端，每個學(xué)員通過學(xué)習(xí)終端觀看嵌入式人工智能的視頻課件，學(xué)員通過學(xué)習(xí)終端手動調(diào)節(jié)視頻課件的播放速度s1和回放時間p1，當(dāng)視頻課件的播放速度s1與默認(rèn)速度s0不相同時，處理單元將手動調(diào)節(jié)后的播放速度s1與學(xué)習(xí)終端編號綁定，作為該學(xué)員的指定播放速度s1，處理單元發(fā)送指令至數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫將題庫中的題目隨機(jī)發(fā)送至學(xué)習(xí)終端中顯示供學(xué)員作答，每個學(xué)習(xí)終端將自身的播放速度s1、回放時間p1和解答內(nèi)容a1均通過交換機(jī)傳輸至處理單元，學(xué)員通過學(xué)習(xí)終端開始輸入解答內(nèi)容a1時，計時模塊統(tǒng)計每個學(xué)習(xí)終端的作答時間t1并轉(zhuǎn)發(fā)至處理單元，作答時間t1為單個題目的作答用時，處理單元統(tǒng)計回放時間p1的回放次數(shù)q1和回放累計時間t2，處理單元統(tǒng)計每個學(xué)習(xí)終端的累計作答時間t3，累計作答時間t3為所有題目作答時間t1累加的作答用時；

4、處理單元預(yù)先掃描數(shù)據(jù)庫中的視頻課件和題庫，處理單元使用whisper語音識別引擎提取視頻課件中的語音文字，whisper語音識別引擎為開源技術(shù)，將視頻課件中的語音轉(zhuǎn)化成文字信息，處理單元將提取的語音文字與題庫中的文字內(nèi)容進(jìn)行詞共現(xiàn)分析得到關(guān)鍵詞，處理單元將關(guān)鍵詞標(biāo)記為學(xué)習(xí)點，處理單元記錄視頻課件出現(xiàn)學(xué)習(xí)點的時間戳p2；

5、處理單元預(yù)設(shè)視頻課件的播放速度s2與播放速度s3，播放速度s2均低于播放速度s1和播放速度s3，播放速度s3位于播放速度s1±20%范圍內(nèi)，處理單元發(fā)送指令至每個學(xué)習(xí)終端，學(xué)習(xí)終端在播放視頻課件時遇到時間戳p2對應(yīng)的學(xué)習(xí)點時，處理單元將學(xué)習(xí)終端降低視頻課件的播放速度從s1降低至s2并提高視頻課件的音頻輸出音量，幫助學(xué)員加深學(xué)習(xí)記憶；

6、處理單元自動調(diào)整每個學(xué)習(xí)終端的播放速度s3，用于適配每個學(xué)員不同的學(xué)習(xí)速度。

7、進(jìn)一步地，詞共現(xiàn)分析方法包括以下步驟：

8、處理單元將題庫中的文字內(nèi)容標(biāo)記為tk，處理單元將語音轉(zhuǎn)化的文字信息標(biāo)記為yy；

9、文字進(jìn)行預(yù)處理，處理單元將文字內(nèi)容tk和文字信息yy中的空格、標(biāo)點和特殊符號進(jìn)行刪除，只保留漢字部分，處理單元將文字內(nèi)容tk和文字信息yy按照拼音的發(fā)音方式進(jìn)行排序分類，同一類別的文字內(nèi)容tk與文字信息yy如果發(fā)音一致但是文字內(nèi)容不一致，處理單元以文字內(nèi)容tk作為參照標(biāo)準(zhǔn)對文字信息yy進(jìn)行糾錯；

10、分詞，處理單元使用jieba分詞工具將語音轉(zhuǎn)化的文字信息和題庫中的文字進(jìn)行語義分割得到若干詞組，例如將“ssh遠(yuǎn)程連接”可以語義分割為詞組“shh”和詞組“遠(yuǎn)程連接”，jieba分詞工具為現(xiàn)有的python中文分詞工具開源技術(shù)；

11、處理單元預(yù)設(shè)共現(xiàn)窗口，共現(xiàn)窗口大小為10個漢字，處理單元將共現(xiàn)窗口在文字內(nèi)容tk和文字信息yy中從起始點依次滑動至末尾，共現(xiàn)窗口每滑動一次，處理單元統(tǒng)計每個詞組共同出現(xiàn)的次數(shù)，處理單元將共同出現(xiàn)的次數(shù)大于兩次的詞組標(biāo)記為關(guān)聯(lián)詞組；

12、處理單元將文字內(nèi)容tk和文字信息yy中內(nèi)容相同的關(guān)聯(lián)詞組標(biāo)記為關(guān)鍵詞。

13、進(jìn)一步地，播放速度s2通過以下方式分析獲得：

14、處理單元統(tǒng)計視頻課件中學(xué)習(xí)點重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)，處理單元將視頻課件中學(xué)習(xí)點的重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)按照由大到小的順序依次排列得到第一序列，處理單元記錄第一序列中每個學(xué)習(xí)點的排序q2；

15、處理單元預(yù)設(shè)時間窗口，時間窗口的大小為，其中kj為視頻課件中每節(jié)課程的時長，akj為視頻課件中每節(jié)課程的平均時長，每節(jié)課程的時長kj不同，對應(yīng)的每節(jié)課程的時間窗口大小也不同，為了避免某節(jié)課程時長過短導(dǎo)致時間窗口過小，處理單元預(yù)設(shè)基礎(chǔ)時長10秒作為補(bǔ)充；

16、處理單元使用時間窗口從頭到尾依次掃描視頻課件，時間窗口在視頻課件的時間軸上每向后移動1秒，處理單元對時間窗口內(nèi)的視頻課件內(nèi)容進(jìn)行一次掃描；

17、處理單元統(tǒng)計時間窗口內(nèi)學(xué)習(xí)點重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)，處理單元將時間窗口內(nèi)學(xué)習(xí)點的重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)按照由大到小的順序依次排列得到第二序列，處理單元記錄第二序列中每個學(xué)習(xí)點的排序q3；

18、處理單元根據(jù)公式組計算播放速度s2，其中，w1和w2為權(quán)重系數(shù)，根據(jù)視頻課件的節(jié)數(shù)量確定具體數(shù)值，且w1和w2滿足條件w1+w2=1，f為播放速度s2的調(diào)節(jié)比值。

19、進(jìn)一步地，播放速度s3通過以下方式分析獲得：

20、處理單元將回放次數(shù)q1和回放統(tǒng)計時間t2進(jìn)行分類，學(xué)習(xí)終端使用默認(rèn)速度s0播放時，學(xué)員使用學(xué)習(xí)終端進(jìn)行回放時，處理單元將默認(rèn)速度s0的回放次數(shù)q1標(biāo)記為默認(rèn)次數(shù)q2，將默認(rèn)速度s0的回放累計時間t2標(biāo)記為默認(rèn)時間t4，學(xué)員使用學(xué)習(xí)終端手動調(diào)節(jié)至播放速度s1，播放速度s1非定值，由學(xué)員手動調(diào)節(jié)確定，每個學(xué)習(xí)終端的播放速度s1都不相同，并且播放速度s1的速度低于或高于默認(rèn)速度s0，學(xué)習(xí)終端使用播放速度s1播放時，學(xué)員使用學(xué)習(xí)終端進(jìn)行回放時，處理單元將播放速度s1的回放次數(shù)q1標(biāo)記為調(diào)節(jié)次數(shù)q3，將播放速度s1的回放累計時間t2標(biāo)記為調(diào)節(jié)時間t5，處理單元預(yù)設(shè)合格閾值，合格閾值包括速度合格率c2和正確合格率c3，速度合格率c2為，正確合格率為90%；

21、當(dāng)s1-s0為正值時，代表學(xué)員認(rèn)為默認(rèn)速度s0較慢，調(diào)快了學(xué)習(xí)終端的播放速度，處理單元在視頻課程首節(jié)播放完成后，處理單元執(zhí)行第一復(fù)習(xí)進(jìn)程；

22、第一復(fù)習(xí)進(jìn)程執(zhí)行時，處理單元從題庫調(diào)取相應(yīng)的題目發(fā)送至學(xué)習(xí)終端供學(xué)員作答，計時模塊統(tǒng)計學(xué)習(xí)終端的累計作答時間t3并傳輸至處理單元，處理單元從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取題庫的標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)員通過學(xué)習(xí)終端輸入題庫的解答內(nèi)容a1，處理單元將解答內(nèi)容a1和標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比對計算正確率c1，處理單元執(zhí)行第一調(diào)速進(jìn)程；

23、當(dāng)?shù)谝粡?fù)習(xí)進(jìn)程中的正確率c1的數(shù)值低于正確合格率c3時，表明學(xué)員并未完全掌握學(xué)習(xí)點，處理單元降低原有播放速度s1的10%速度重新播放視頻課件的該節(jié)內(nèi)容，視頻課件的該節(jié)內(nèi)容播放完成后重新執(zhí)行第一復(fù)習(xí)進(jìn)程，當(dāng)?shù)谝粡?fù)習(xí)進(jìn)程中的正確率c1的數(shù)值高于或等于正確合格率c3時，學(xué)習(xí)終端播放視頻課件的下一節(jié)內(nèi)容；

24、第一調(diào)速進(jìn)程執(zhí)行時，處理單元通過公式計算學(xué)習(xí)終端的播放速度s3，其中t為視頻課件播放整節(jié)內(nèi)容所用的時間，w3、w4和w5為權(quán)重系數(shù)，根據(jù)題庫的題目數(shù)量確定具體數(shù)值，且w3、w4和w5滿足條件w3+w4=w5，處理單元將播放速度s3發(fā)送至對應(yīng)的學(xué)習(xí)終端，學(xué)習(xí)終端在播放視頻課件的下一節(jié)內(nèi)容時將播放速度s3替換原有的播放速度s1進(jìn)行播放；

25、當(dāng)s1-s0為負(fù)值時，代表學(xué)員認(rèn)為默認(rèn)速度s0較快，調(diào)慢了學(xué)習(xí)終端的播放速度，處理單元在視頻課程首節(jié)播放完成后，處理單元執(zhí)行第二復(fù)習(xí)進(jìn)程；

26、第二復(fù)習(xí)進(jìn)程執(zhí)行時，處理單元從題庫調(diào)取相應(yīng)的題目發(fā)送至學(xué)習(xí)終端供學(xué)員作答，計時模塊統(tǒng)計學(xué)習(xí)終端的累計作答時間t6并傳輸至處理單元，處理單元從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取題庫的標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)員通過學(xué)習(xí)終端輸入題庫的解答內(nèi)容a2，處理單元將解答內(nèi)容a1和標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比對計算正確率c4，處理單元執(zhí)行第二調(diào)速進(jìn)程；

27、當(dāng)?shù)诙?fù)習(xí)進(jìn)程中的正確率c2的數(shù)值低于正確合格率c3時，表明學(xué)員并未完全掌握學(xué)習(xí)點，處理單元降低原有播放速度s1的5%速度重新播放視頻課件的該節(jié)內(nèi)容，視頻課件的該節(jié)內(nèi)容播放完成后重新執(zhí)行第二復(fù)習(xí)進(jìn)程，當(dāng)?shù)诙?fù)習(xí)進(jìn)程中的正確率c4的數(shù)值高于或等于正確合格率c3時，學(xué)習(xí)終端播放視頻課件的下一節(jié)內(nèi)容；

28、第二調(diào)速進(jìn)程執(zhí)行時，處理單元通過公式計算學(xué)習(xí)終端的播放速度s3，其中t為視頻課件播放整節(jié)內(nèi)容所用的時間，w3、w4和w5為權(quán)重系數(shù)，根據(jù)題庫的題目數(shù)量確定具體數(shù)值，且w3、w4和w5滿足條件w3+w4=w5，處理單元將播放速度s3發(fā)送至對應(yīng)的學(xué)習(xí)終端，學(xué)習(xí)終端在播放視頻課件的下一節(jié)內(nèi)容時將播放速度s3替換原有的播放速度s1進(jìn)行播放；

29、若后續(xù)學(xué)員未手動調(diào)整學(xué)習(xí)終端的播放速度s1，則播放速度s3保持恒定不變，若學(xué)員后續(xù)手動修改學(xué)習(xí)終端的播放速度s1，處理單元在視頻課件下一節(jié)內(nèi)容播放前執(zhí)行第一復(fù)習(xí)進(jìn)程，處理單元重新計算播放速度s3的數(shù)值。

30、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)庫儲存用于處理單元執(zhí)行的計算機(jī)指令或程序，所述數(shù)據(jù)庫還儲存有嵌入式人工智能的視頻課件和題庫。

31、進(jìn)一步地，所述學(xué)習(xí)終端由顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和音頻輸出組成，顯示器用于顯示嵌入式人工智能的視頻課件和題庫，學(xué)員通過鍵盤和鼠標(biāo)輸入題庫的解答內(nèi)容。

32、本發(fā)明具有以下有益效果：

33、1、通過詞共現(xiàn)分析提取出課件中的學(xué)習(xí)點，可以幫助學(xué)員加深理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，將人工智能技術(shù)融入嵌入式平臺的教學(xué)系統(tǒng)，使學(xué)員能夠系統(tǒng)的學(xué)習(xí)嵌入式人工智能課程。

34、2、通過學(xué)員作答時間和正確率反饋，自動調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)終端的播放速度，使得教學(xué)內(nèi)容可以很好的適配所有學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)效率。

35、當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點。