کتاب AI at the Edge: هوش مصنوعی در لبه

معرفی جامع کتاب AI at the Edge: Solving Real-World Problems with Embedded Machine Learning

📚 اطلاعات کتاب‌شناختی

• عنوان: AI at the Edge: Solving Real-World Problems with Embedded Machine Learning
• نویسندگان: Daniel Situnayake و Jenny Plunkett
• ناشر: O’Reilly Media
• تاریخ انتشار: ۱۴ فوریه ۲۰۲۳
• شابک: ۹۷۸-۱۰۹۸۱۲۰۲۰۷
• رتبه خوانندگان: ⭐ ۴.۳ از ۵

🎯 فهرست کامل کتاب AI at the Edge: هوش مصنوعی در لبه (Edge AI)

مقدمه‌ای بر هوش مصنوعی در لبه

• تعریف مفاهیم کلیدی
• چرا به Edge AI نیاز داریم؟
• تفاوت‌ها با هوش مصنوعی سنتی
• Edge AI برای اهداف خیرخواهانه

کاربردهای واقعی Edge AI

• موارد مصرف صنعتی و اجتماعی
• طراحی مسئولانه و اخلاق در هوش مصنوعی

سخت‌افزار Edge AI

• حسگرها و پردازنده‌ها
• معماری‌های سخت‌افزاری
• ریزکنترل‌گرها، FPGA، ASIC، سرورها

الگوریتم‌ها در Edge AI

• مهندسی ویژگی
• پردازش سیگنال دیجیتال
• انواع الگوریتم‌ها و بهینه‌سازی‌ها

ابزارها و تخصص‌ها

• مهارت‌های مورد نیاز
• تیم‌سازی برای پروژه‌های Edge AI
• ابزارهای نرم‌افزاری و سخت‌افزاری

درک و تعریف مسئله

• ارزیابی نیاز به Edge AI
• بررسی امکان‌سنجی فنی، اخلاقی و تجاری

ساخت دیتاست مناسب

• جمع‌آوری، برچسب‌گذاری و پاک‌سازی داده
• چالش‌های خاص در لبه
• مهندسی داده و لوله‌های پردازش

طراحی اپلیکیشن‌های Edge AI

• اصول طراحی محصول
• معماری‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری
• الگوهای طراحی کاربردی

توسعه اپلیکیشن‌های Edge AI

• مراحل چرخه توسعه
• آزمایش، تکرار و پیاده‌سازی

ارزیابی، استقرار و پشتیبانی

• متریک‌ها و روش‌های ارزیابی
• استقرار امن و مؤثر
• مانیتورینگ و بهبود مداوم

مطالعه موردی: پایش حیات‌وحش

• طراحی راهکار، جمع‌آوری داده
• ساخت مدل، ارزیابی، پیاده‌سازی میدانی

مطالعه موردی: کنترل کیفیت مواد غذایی

• تحلیل داده‌ها و طراحی سیستم تشخیص خودکار
• ارزیابی اثرات زیست‌محیطی و اجتماعی

مطالعه موردی: محصولات مصرفی هوشمند

نمونه‌سازی و بهبود مستمر

به‌کارگیری Edge AI در وسایل خانگی و پوشیدنی‌ها

۱. مقدمه کتاب AI at the Edge

در دهه‌های اخیر، هوش مصنوعی به یکی از تحول‌آفرین‌ترین فناوری‌های عصر حاضر بدل گشته است. با این حال، ظهور هوش مصنوعی در لبه (Edge AI) فصل نوینی را در این عرصه گشوده است. در این رویکرد، توان پردازش هوشمند از مراکز داده‌ی ابری به قلب دستگاه‌هایی منتقل می‌شود که در مجاورت ما یا حتی بر تن ما قرار دارند. این تغییر پارادایم، نه تنها تعامل انسان با ماشین را دگرگون می‌سازد، بلکه مسیر توسعه‌ی سامانه‌های هوشمند را به سوی کارایی بیشتر، تأخیر کمتر و استقلال عملکردی بالاتر هدایت می‌کند.

هوش مصنوعی لبه‌ای، به زبان ساده، به اجرای الگوریتم‌های هوشمند بر روی دستگاه‌هایی اطلاق می‌شود که در لبه‌ی شبکه—نزدیک‌ترین نقطه به منبع داده—مستقر شده‌اند. از ساعت‌های هوشمند و حسگرهای صنعتی گرفته تا خودروهای خودران و تجهیزات پزشکی پوشیدنی، این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از پردازش محلی قادرند تصمیماتی سریع، هوشمند و متناسب با محیط اتخاذ کنند؛ بدون نیاز به اتصال دائمی به سرورهای ابری.

در این نوشتار، تلاش خواهیم کرد تا با رویکردی نظام‌مند و مبتنی بر پژوهش، مفاهیم کلیدی هوش مصنوعی در لبه را بررسی کرده، تفاوت‌های اساسی آن را با سایر رویکردهای هوش مصنوعی تبیین نماییم و به این پرسش‌های اساسی پاسخ دهیم: هوش مصنوعی لبه‌ای دقیقاً چیست؟ و چه ضرورتی به آن وجود دارد؟

پرداختن به Edge AI، تنها بررسی یک فناوری نوظهور نیست؛ بلکه دعوتی است به بازنگری در معماری سامانه‌های هوشمند آینده—سامانه‌هایی که می‌بایست در عین هوشمندی، سریع، قابل اطمینان و اغلب کم‌مصرف باشند. در ادامه، با بررسی سیر تحول سیستم‌های نهفته (Embedded Systems)، شبکه‌ها، ظهور اینترنت اشیا (IoT) و نیاز روزافزون به پردازش بی‌درنگ داده‌ها، بستری مناسب برای درک عمیق‌تر هوش مصنوعی در لبه فراهم خواهیم ساخت. این تحول از پردازش متمرکز در ابر تا توزیع هوشمندی در مرزها، ما را به عصر جدیدی از «هوش در لبه» رهنمون می‌سازد.

ویژگی	جزئیات
عنوان کتاب	AI at the Edge: Solving Real-World Problems with Embedded Machine Learning
نویسندگان	دانیل سی تونیاکه، جنی پلانکت
ویرایش	ویرایش اول
ناشر	O’Reilly Media
تاریخ انتشار	۱۴ فوریه ۲۰۲۳
زبان	انگلیسی
تعداد صفحات	۵۱۲ صفحه
ISBN-10	۱۰۹۸۱۲۰۲۰۵
ISBN-13	۹۷۸-۱۰۹۸۱۲۰۲۰۷
رتبه در دسته‌بندی سیستم‌های سخت‌افزاری کامپیوتری	#۷ در سیستم‌های سخت‌افزاری جاسازی‌شده
رتبه در پردازش زبان طبیعی	#۵۳ در پردازش زبان طبیعی (کتاب‌ها)
رتبه در هوش مصنوعی و معناشناسی	#۲۵۷ در هوش مصنوعی و معناشناسی

۲. موضوع کتاب AI at the Edge در یک نگاه

این کتاب به‌طور عمیق به مفاهیم، چالش‌ها و کاربردهای هوش مصنوعی در لبه شبکه (Edge AI) می‌پردازد. نویسندگان با معرفی مفاهیم پایه‌ای مانند سیستم‌های جاسازی‌شده، یادگیری ماشین جاسازی‌شده و اینترنت اشیاء (IoT)، به تشریح چگونگی استفاده از این فناوری‌ها در حل مسائل دنیای واقعی می‌پردازند. آن‌ها با ارائه الگوریتم‌ها، ابزارها و روش‌های عملی، راهکارهایی برای طراحی، توسعه و استقرار برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی در دستگاه‌های لبه ارائه می‌دهند.​

برخلاف بسیاری از منابعی که یا صرفاً بر تئوری متمرکزند یا صرفاً به معرفی ابزارهای کاربردی می‌پردازند، این کتاب تلاش کرده است تا رویکردی متوازن و چندوجهی اتخاذ کند. نویسندگان با ترکیب دانش عمیق تئوریک و تجربه عملی، کتابی جامع ارائه کرده‌اند که هم برای شروع یادگیری و هم برای توسعه پروژه‌های واقعی در Edge AI ارزشمند است.

۳. مخاطبان هدف کتاب AI at the Edge

کتاب “A Brief Introduction to Edge AI” برای گروه‌های متعددی از مخاطبان طراحی شده است:

• دانشجویان و پژوهشگران حوزه هوش مصنوعی، علوم کامپیوتر، مهندسی برق و مکاترونیک: این کتاب به‌عنوان یک مرجع مقدماتی و میان‌رده، مسیر یادگیری Edge AI را هموار می‌سازد.
• مهندسان و توسعه‌دهندگان فعال در حوزه اینترنت اشیا (IoT)، سیستم‌های تعبیه‌شده، و یادگیری ماشین: بخش‌های عملی کتاب، از معرفی ابزارها تا پروژه‌های کاربردی، امکان پیاده‌سازی سریع و مؤثر سیستم‌های Edge AI را فراهم می‌کند.
• مدیران پروژه، سیاست‌گذاران فناورانه و استراتژیست‌ها: درک مفهوم پردازش لبه و تأثیر آن بر صنایع مختلف (از سلامت و کشاورزی گرفته تا شهرهای هوشمند) در تصمیم‌گیری‌های کلان نقش مهمی ایفا می‌کند.
• علاقه‌مندان عمومی به AI و فناوری‌های نوین: با زبانی ساده و روان، کتاب مخاطب را با یکی از پیشتازترین شاخه‌های هوش مصنوعی آشنا می‌کند.

به‌طور کلی، چه فردی تازه وارد دنیای AI باشید و چه یک متخصص با تجربه که قصد ورود به عرصه Edge AI را دارد، این کتاب می‌تواند برای شما مفید باشد.

۴. جایگاه این کتاب در ادبیات Edge AI

در چند سال گذشته، منابع مکتوب درباره Edge AI به‌طور قابل توجهی رشد کرده‌اند، اما بیشتر آن‌ها یا بسیار تخصصی و فنی هستند (مناسب برای سطوح دکتری و فوق تخصصی)، یا صرفاً مطالب پراکنده‌ای از وبلاگ‌ها و اسناد فنی شرکت‌ها هستند که به‌صورت نظام‌مند نوشته نشده‌اند.

در این میان، کتاب A Brief Introduction to Edge AI یک جایگاه ویژه دارد:

• جامع و ساختارمند: با پوشش مفصل مفاهیم پایه، ابزارها، سخت‌افزارها، چارچوب‌های نرم‌افزاری، و کاربردهای صنعتی، این کتاب مانند نقشه راهی برای Edge AI عمل می‌کند.
• به‌روز: با توجه به سال انتشار (۲۰۲۳) و تمرکز بر فناوری‌های کنونی همچون TinyML، Raspberry Pi، Google Coral، و TensorFlow Lite، این کتاب از نظر فنی نیز کاملاً هم‌راستا با پیشرفت‌های اخیر است.
• آموزش‌محور و پروژه‌محور: برخلاف برخی منابع صرفاً تئوریک، این کتاب با ارائه پروژه‌های واقعی، به انتقال مهارت عملی کمک شایانی می‌کند.
• پایه‌گذار در ادبیات آکادمیک و صنعتی Edge AI: حضور این کتاب در فهرست انتشارات Springer و استقبال دانشگاه‌ها و شرکت‌های صنعتی از آن، نشان‌دهنده جایگاه معتبر آن در ادبیات علمی روز دنیاست.

در حقیقت، کتاب AI at the Edge را می‌توان نخستین گام معتبر برای افرادی دانست که می‌خواهند در مسیر یادگیری Edge AI حرکت کنند یا تیم‌های خود را با این حوزه آشنا سازند.