Nicla Voice, il nuovo dispositivo per il riconoscimento vocale

Nel panorama delle tecnologie emergenti le applicazioni vocali stanno rilevando una forte crescita. Come sempre, l'ormai consolidato brand Arduino non si è fatto trovare impreparato. E' nata così Nicla Voice, facente parte della gamma Nicla con fattore di forma compatto da 22,86 x 22,86 mm. Nicla Voice consente di integrare una semplice implementazione del riconoscimento vocale nei progetti di prototipazione ed è in grado di eseguire gli input audio attraverso il potente processore Syntiant NDP120 Neural Decision, che imita i percorsi neurali umani per eseguire in contemporanea più algoritmi di Intelligenza Artificiale e automatizzare anche le attività più complesse. E' quindi in grado di sentire contemporaneamente diversi eventi più o meno critici e parole chiave, apprendendo il significato dei suoni.

Nicla Voice è una minuscola piattaforma dotata di un pacchetto completo di sensori. In aggiunta al microfono ad alte prestazioni, è presente un sensore di movimento intelligente a 6 assi e un magnetometro. Questo set di sensori rende Nicla Voice la soluzione ideale per la manutenzione predittiva, il riconoscimento di gesti, della voce, delle vibrazioni e di altri movimenti, oltre a tutte quelle applicazioni senza contatto intelligenti (ad esempio, le interazioni uomo-macchina).

Nicla Voice apporta una serie di vantaggi chiave ai sistemi in cui viene implementata:

Processore potente con reti neurali profonde integrate in un fattore di forma ridotto (appena 22,86 x 22,86 mm)
Microfono integrato, magnetometro e IMU intelligente a 6 assi
Integra connettività Bluetooth Low Energy
Fattore di forma compatto
Aggiunge funzionalità di riconoscimento vocale ai progetti
Richiede una potenza estremamente bassa per l'elaborazione dei dati del sensore sempre attiva 24/7
E' un dispositivo autonomo quando alimentato a batteria
E' totalmente compatibile con i prodotti della linea Portenta e MKR
Consente semplici funzionalità di connettività
Si connette ai dispositivi esistenti grazie alla connettività Bluetooth Low Energy integrata
Facile integrazione con schede personalizzate
Compatibile con Edge Impulse, la principale piattaforma di sviluppo per il Machine Learning su dispositivi edge, per rendere anche le tecnologie complesse accessibili a tutti
Richiede un fabbisogno energetico minimo
E' dotata di un set completo di sensori
Il basso consumo energetico garantisce durata e lungo periodo di funzionamento

Figura 1: Nicla Voice

Nicla Voice offre una connettività Bluetooth Low Energy integrata che ci consente di interagire facilmente con i dispositivi esistenti ed è compatibile con i prodotti Arduino Nicla, Portenta e MKR. Grazie alla sua configurazione hardware, Nicla Voice è ideale per il trasferimento dal prototipo alla produzione su scala industriale, integrandosi facilmente con schede personalizzate. Cosa non irrilevante, è caratterizzata da un bassissimo consumo energetico che rende possibile l'elaborazione dei dati del sensore in modo continuativo, attraverso l'opzione di funzionamento autonomo alimentato a batteria (battery power supply). Con Nicla Voice, grazie al suo potente processore integrato NDP120 di Syntiant Neural Decision ad alte prestazioni, è possibile eseguire più algoritmi di Intelligenza Artificiale, sfruttando l'Apprendimento Automatico (Machine Learning) avanzato per automatizzare attività complesse. Il minuscolo modulo con tutti i sensori, l'intelligenza e la connettività, libera il potenziale dell'Intelligenza Artificiale con il suono consentendo una facile implementazione del riconoscimento vocale sempre attivo sull'edge. Nicla Voice può essere addestrata ad ascoltare le macchine o l'ambiente circostante con un facile riconoscimento vocale e gestuale. E' abbastanza piccola da adattarsi ai dispositivi indossabili o al retrofit di macchinari pre-esistenti, abilitando l'Intelligenza Artificiale e richiedendo al contempo un consumo di energia minimo.

Ecco di seguito una serie di applicazioni chiave alle quali si rivolge Nicla Voice:

automazione industriale
automazione degli edifici
prototipazione rapida con riconoscimento vocale
salute e sicurezza

Nicla Voice rende i dispositivi più intelligenti consentendo più parole di attivazione, sostituendo i pulsanti con cui gli utenti hanno difficoltà e aiutando i progettisti a integrare sistemi di comando vocale discreti in accessori dal design elegante. Nicla Voice può ad esempio attivare la sua IMU e il microfono per rilevare vibrazioni impreviste nei bracci robotici durante il funzionamento, prevenendo la riduzione di precisione durante le operazioni di movimentazione. Può essere integrato in qualsiasi apparecchiatura per avvertire il cambiamento del rumore nei cuscinetti garantendo una manutenzione tempestiva, oppure essere installato in ambienti remoti o isolati come turbine eoliche. Nicla Voice può essere utilizzato anche per abilitare comandi vocali in qualsiasi ambiente ostile in cui i lavoratori devono indossare dispositivi di protezione individuale che ne limitino le capacità per interagire con tastiere o interruttori, facilitando l'interazione uomo-macchina in una varietà di casi, fino al semplice funzionamento senza contatto delle macchine frigorifere, a cui possono essere impartite istruzioni come impostazione della temperatura, facilmente riconoscibili dal processore neurale di Nicla Voice.

MICROCONTROLLORE	Nordic Semiconductor nRF52832: 64 MHz Arm® Cortex M4
SENSORI	High performance microphone (IM69D130); 6-Axis IMU (BMI270); 3-axis magnetometer (BMM150)
I/O	Castellated pins with the following features: 1x I2C bus (with ESLOV connector), 1x serial port, 1x SPI, 2x ADC, programmable I/O voltage from 1.8-3.3V
INTERFACCE	USB interface with debug functionality, external microphone connector (ZIF)
MEMORIA	512KB Flash / 64KB SRAM; 16MB SPI Flash for storage; 48KB SRAM dedicated for NDP120
DIMENSIONI E PESO	22.86 x 22.86 mm; 2g
TEMPERATURA OPERATIVA	0° C to +70° C (32° F to 158°F)
ALIMENTAZIONE	High speed USB (500mbps); Pin Header; 3.7V Li-po battery with Integrated battery charger and fuel gauge (BQ25120AYFPR)
CONNETTIVITA'	Bluetooth® Low Energy (ANNA-B112)
MICROPROCESSORE	Syntiant® NDP120 Neural Decision Processor™ (NDP): 1x Syntiant Core 2™ ultra-low-power deep neural network inference engine; 1x HiFi 3 Audio DSP; 1x Arm® Cortex® M0 core up to 48 MHz

Tabella 1: Specifiche tecniche di Nicla Voice

Con la combinazione pronta all'uso di sensori e potenza di elaborazione di Nicla Voice, è possibile prototipare e sviluppare nuove soluzioni in modo affidabile e sicuro, che sfruttano il rilevamento e il riconoscimento vocale, o interpretare qualsiasi altro input audio, dalle macchine che necessitano di manutenzione allo sgocciolamento dell'acqua, dalla rottura di un vetro agli allarmi. E, cosa non meno importante, come sempre Arduino mette a disposizione di tutti anche una ricca documentazione online gratuita per scoprire come iniziare a utilizzare in modo corretto ed efficiente Nicla Voice.