BWP522: KI in eingebetteten Systemen (mit Praktikum)
Wahlpflichtmodule
BWP522: KI in eingebetteten Systemen (mit Praktikum)
Modulverantwortung
Prof. Dr. Edwin Naroska
Lehrperson(en)
Prof. Dr. Edwin Naroska
Verwendbarkeit
- Bachelor Elektrotechnik
- Bachelor Maschinenbau
- Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe
Ingenieurwissenschaften
Modultyp
Wahlpflicht
Sprache
Deutsch
Angebot
jährlich
Dauer
1 Semester
Credits
5 ECTS
Benotung
Deutsche Notenskala 1-5
SWS
2 V | 1 Ü | 1 P | - S
Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel
AI in Embedded Systems
Empfohlene Voraussetzungen
- BB008: Informatik für Ingenieurwissenschaften: Programmiergrundlagen, Algorithmen, Python und strukturierte Umsetzung technischer Abläufe.
- BET302: Digitale Systeme: digitale Logik, Systembausteine und Entwurf digitaler Hardwarestrukturen.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS
Die Studierenden können aus einer komplexen Problemstellung geeignete KI-Teilprobleme ableiten und deren technische Umsetzung hinsichtlich lokaler, cloudbasierter und hybrider Ausführungsoptionen kompetent bewerten und prototypisch umsetzen.
WOMIT
Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie
- gegebene Aufgabenstellung in Teilprobleme zerlegen
- vorgegebene KI-Modelle (Bild- und Audioverarbeitung) funktional analysieren,
- Hardware- und Softwareanforderungen für eingebettete Systeme und Cloud-Ansätze systematisch vergleichen,
- Ressourcenbedarf, Latenz und Zuverlässigkeit der Varianten einschätzen,
- einfache KI-Module prototypisch integrieren und deren Verhalten testen.
WOZU
um im späteren Beruf fundierte Architekturentscheidungen für den Einsatz eingebetteter KI in technischen Anwendungen treffen zu können.
Inhalte
- Arten von KI-Modellen: Z.B. zur Bildanalyse, Speech-To-Text, LLMs
- Optimierungs- und Komprimierungsverfahren: Quantisierung, Pruning, Knowledge Distillation
- Integration von KI-Modellen in eingebettete Anwendungen: Anbindung über die Cloud versus lokale Ausführung. Hybride Ansätze (Kombination von lokal und cloud-basiert)
- Möglichkeiten zur Beschleunigung der Berechnungen: FPGA, Embedded Hardware mit GPU-Funktionen. Spezial-Beschleuniger.
- Kombination von KI-Funktionen mit klassischen Verfahren.
- Grenzen und Möglichkeiten von eingebetteter KI
Prüfungsvorleistung
aktive Praktikumsteilnahme
Prüfungsleistung
Projektarbeit: Präsentation (20 Minuten), Schriftliche Ausarbeitung (20 Seiten)
Literatur
- Goodfellow, I.; Bengio, Y.; Courville, A.: Deep Learning. MIT Press, 2016.
- Géron, A.: Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow. 3rd edition, O’Reilly, 2022.
- Warden, P.; Situnayake, D.: TinyML. O’Reilly, 2019.
- Banbury, C.; et al.: TinyML: Machine Learning with TensorFlow Lite on Arduino and Ultra-Low-Power Microcontrollers. O’Reilly, 2023.
- Hennessy, J. L.; Patterson, D. A.: Computer Architecture: A Quantitative Approach. 6th edition, Morgan Kaufmann, 2019.