Machine Learning #6 – Menerapkan Machine Learning ke Mikrokontroler (via Arduino + TinyML)

Dilihat dari situs resmi TensorFlow, saat ini board yang support dengan model training TensorFlowLite adalah board berikut:

Jadi mari kita gunakan yang saya punya, yaitu ESP-EYE (murah, 200an ribu) dan Nano 33 BLE Sense (mahal, 1,2 juta).

Untuk dapat menggunakan TinyML ada penjelasan di situs resminya, tapi cukup ribet. Mari gunakan milik Simone yang bernama EloquentTinyML. Siapkan dahulu library-nya melalui Library Manager

Selanjutnya pilih papan (board) yang tepat. Untuk Nano 33 BLE Sense lihat tutorialnya di tulisan Mencoba Nano 33 BLE Sense sedangkan jika menggunakan ESP-EYS, lihat tutorialnya di tulisan Memulai Percobaan ESP-CAM. Dicontohkan untuk kali ini kita gunakan Nano 33 BLE Sense:

Tuliskan sketch pada arduino dengan kode berikut:

#include <EloquentTinyML.h>
#include "sine_model.h"

#define NUMBER_OF_INPUTS 1
#define NUMBER_OF_OUTPUTS 1
#define TENSOR_ARENA_SIZE 2*1024

Eloquent::TinyML::TfLite<NUMBER_OF_INPUTS, NUMBER_OF_OUTPUTS, TENSOR_ARENA_SIZE> ml;


void setup() {
    Serial.begin(115200);
    ml.begin(sine_model);
}

void loop() {

    float x = 3.14 * random(100) / 100;
    float y = sin(x);
    float input[1] = { x };
    float predicted = ml.predict(input);

    Serial.print("Nilai sin(");
    Serial.print(x);
    Serial.print(") = ");
    Serial.print(y);
    Serial.print("\t Nilai prediksi: ");
    Serial.println(predicted);
    delay(1000);
}

Pada baris 2, isikan nama file hasil pengubahan tflile, misalkan hasilnya adalah sine_model.h Model yang akan digunakan adalah model 1 input dan 1 ouput sesuai pada artikel Machine Learning #3 Selanjutnya ketikkan jumlah input dan jumlah outputnya seperti yang dicontohkan di baris 4 dan 5, yaitu 1 input dan 1 output.

Di baris 8, adalah inisialisasi object EloquentTinyML sedangkan baris 13 adalah membaca model sine_model.h agar dapat diproses oleh library TinyML.

Untuk melihat hasil prediksi cukup gunakan .predict(nilai input) seperti yang terlihat di baris 21.

Saatnya upload skecth ke Nano 33 BLE Sense

Penampakan Nano 33 BLE Sense

Mari dilihat hasilnya, apakah mikrokontroler mampu memprediksi nilai y berdasarkan nilai input x? dimana rumus sebenarnya adalah y = sin(x). Mungkin ada sedikit selisih, namun untuk percobaan dengan 1 hidden layer ini bisa dimaklumi. Perlu banyak neuron dan hidden layer untuk mendapatkan nilai kesalahan (loss) yang sangat kecil.