Applications that need to sense, measure, and gather real-time information from the environment frequently face three main restrictions: power consumption, cost, and lack of infrastructure. Most of the challenges imposed by these limitations can be better addressed by embedding Machine Learning (ML) classifiers in the hardware that senses the environment, creating smart sensors able to interpret the low-level data stream. However, for this approach to be cost-effective, we need highly efficient classifiers suitable to execute in unresourceful hardware, such as low-power microcontrollers. In this paper, we present an open-source tool named EmbML - Embedded Machine Learning that implements a pipeline to develop classifiers for resource-constrained hardware. We describe its implementation details and provide a comprehensive analysis of its classifiers considering accuracy, classification time, and memory usage. Moreover, we compare the performance of its classifiers with classifiers produced by related tools to demonstrate that our tool provides a diverse set of classification algorithms that are both compact and accurate. Finally, we validate EmbML classifiers in a practical application of a smart sensor and trap for disease vector mosquitoes.


翻译:需要从环境中感知、测量和收集实时信息的应用往往面临三大限制:电耗、成本和基础设施缺乏。这些限制带来的大部分挑战可以通过将机器学习分类器嵌入能感知环境的硬件,创建能解释低水平数据流的智能传感器,来更好地应对。然而,要使这种方法具有成本效益,我们需要高效的分类器,适合用诸如低功微控制器等缺乏资源的硬件执行。在本文中,我们提出了一个名为EmbML-嵌入式机器学习的开放源工具,该工具将安装一条管道,用于开发受资源限制的硬件的分类器。我们描述其实施细节,并全面分析其分类器的分类器的准确性、分类时间和记忆使用情况。此外,我们将其分类器的性能与相关工具生成的分类器进行对比,以证明我们的工具提供了一套既紧凑又准确的多样化分类算法。最后,我们将EmbML分类器在对病媒蚊子的智能传感器和陷阱的实际应用中验证EmbML分类器。

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