是的，有了這面鐘，這輩子都離不開 MNIST 手寫數(shù)據(jù)集了。

我們見慣了上古時(shí)代，由電子管組成的時(shí)鐘。在 AI 時(shí)代，有沒有更加新潮的時(shí)間顯示方式？是的，數(shù)據(jù)集也能做成時(shí)鐘，每天早上，讓 MNIST 手寫數(shù)字喚醒你一天的記憶。

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MNIST 是計(jì)算機(jī)視覺中不老的經(jīng)典，當(dāng)?shù)谝淮矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在這個(gè)手寫數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集上綻放出耀眼的光芒，它注定會(huì)載入「史冊(cè)」。

盡管目前計(jì)算機(jī)視覺已經(jīng)早就走出了 MNIST 數(shù)據(jù)集的時(shí)代，甚至連一千多萬(wàn)圖像的 ImageNet 也不再是非常大的一個(gè)圖像數(shù)據(jù)集。然而，MNIST 仍然不可忽視，深度學(xué)習(xí)入門的第一個(gè)數(shù)據(jù)集、驗(yàn)證算法的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是它。甚至連 Hinton 驗(yàn)證 Capsule 這個(gè)想法的數(shù)據(jù)集都用的它。

如果說想要致敬這樣的數(shù)據(jù)集「先驅(qū)」，你會(huì)采用什么樣的方式？在 GitHub 中，機(jī)器之心發(fā)現(xiàn)一個(gè)有意思的小項(xiàng)目，作者 Dheera Venkatraman 做了一面鐘，里面的數(shù)字都是從 MNIST 數(shù)據(jù)集中采樣的。

項(xiàng)目地址：https://github.com/dheera/mnist-clock

也就是說，24 小時(shí)隨機(jī)抽萬(wàn)張不同的手寫數(shù)字，每天都不帶重樣。做出來的效果是這樣的：

這樣的電子鐘只需要簡(jiǎn)單的電路板再加上 4 塊電子墨水屏就行了，它背后的樣子是這樣的：

硬件

項(xiàng)目使用了 TinyPICO 開發(fā)板；緊湊的 ESP32 板以及大量的 GPIO 插腳、4MB 閃存、Wi-Fi，以及其他很多功能。TinyPICO 可以說是目前世界上基于 ESP32-PICO-D4 體積最小的開發(fā)板，240 MHz 的 32 位雙核處理器足夠我們完成計(jì)算。

4 塊 e-link 數(shù)字顯示器，之所以選擇 e-link，是因?yàn)樗鲜謱憯?shù)字的概念，在任何光線條件下都能正常運(yùn)行，而且也不至于打擾到任何人。Waveshare 的 e-link 顯示屏大部分是 SPI，雖然也有些額外的引腳。大部分人會(huì)希望一塊只包含 SPI 以及一塊 CS 插腳，但多一些的鏈接器是有必要的。下面是 ESP32 的連接圖，根據(jù)這個(gè)把電線卷起來。

作者在 TinyPICO 上使用的是兩個(gè) 10-引腳的 JST-EH 的連接器，JST-EH 比 JST-XH 使用更低的配置，更適合插入，以及比標(biāo)準(zhǔn)引腳更短更安全。

JST-EH 連接器所連接的 TinyPICO

下面，再見硬件固定在 3D 打印的外殼上，就大功告成了：

如果讀者們對(duì)硬件不熟悉，那也不要急，我們只要按照項(xiàng)目作者給出的硬件，并裝配好就行了。后面我們會(huì)介紹所有「裝備」的價(jià)格以及作者提供了設(shè)計(jì)圖。

軟件

項(xiàng)目作者 Dheera Venkatraman 表示，他經(jīng)常寫 C++或者 C，但他對(duì) MicroPython 非常有興趣，因此在這個(gè)項(xiàng)目中采用的就是它。

項(xiàng)目作者使用每像素 2 比特的灰度深度來表示 MNIST 手寫數(shù)字。在這種比特深度下一張 28*28 像素的圖像只需要 196 字節(jié)，因此一個(gè) 4MB 的閃存就能滿足整個(gè) MNIST 驗(yàn)證集。如果你想把整個(gè)數(shù)據(jù)集都裝進(jìn)去，那么也只需要換閃存更大的微控制器、或者使用 1 比特深度的圖像、或者使用壓縮方法等。

將所有文件放在 TinyPICO 根目錄中的/ code 中，正確的文件大概如下圖所示。

另外，我們還需要為 Wi-Fi 創(chuàng)建一個(gè)名為.wifi 的文件，中間寫上 yourssid 與 yourpassword，具體的讀取 WIFI 設(shè)置的代碼就如下所示。

項(xiàng)目作者 Dheera Venkatraman 在 GitHub 中提供了所有代碼文件，打印鐘表數(shù)字的代碼也非常易讀。更友善的的是，作者的代碼提供了非常完善的注釋，基本重要的語(yǔ)句都有解讀。

現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)，做一塊多少錢？

如果從硬件來看，似乎主要成本就是 TinyPICO 開發(fā)板以及四塊 e-ink 屏。首先 TinyPICO 在淘寶或者國(guó)外網(wǎng)站都能買到，國(guó)外賣 20 美元，而淘寶上標(biāo)價(jià) 235 元，加上運(yùn)費(fèi)其實(shí)也差不多。此外，讀者也可以選擇專門的元器件商城，其價(jià)格也在 200 塊左右。

其次，一塊 e-ink 屏大概 24 美元，雖然淘寶找不到，但是國(guó)內(nèi)的元器件商城要便宜得多，一塊只需要 92 元左右，可能樹莓派對(duì)它的需求比較大吧。

其它的成本就比較少了，線材、連接器裝時(shí)鐘的外包裝都比較容易獲得，在國(guó)內(nèi)的元器件商城也可以一次性買到。如果讀者想 3D 打印外包裝，作者也提供了具體的打印參數(shù)。所以，總的來說，制作成本應(yīng)該是低于 650 元的，其中開發(fā)板和電子屏都可以在其它項(xiàng)目中再利用。

也許我們還能改進(jìn)該項(xiàng)目作者的實(shí)現(xiàn)，在一塊大的墨水屏上實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘，直接使用更常用的樹莓派作為主板（功耗遠(yuǎn)高于 TinyPICO），并實(shí)現(xiàn)更多的能力，例如實(shí)時(shí)采樣個(gè) CIFAR-10 作為背景?？傊?，MNIST 數(shù)字時(shí)鐘還有很多可以玩的地方。

最后，所有硬件與軟件的詳細(xì)信息都可查閱原項(xiàng)目。此外，值得一提的是，Dheera Venkatraman 還是非常有意思的一位小哥哥，他從杭州到北京沿著人類歷史上最長(zhǎng)的人工河靠自行車騎了 1600 公里。

Last But Not Least

確實(shí) MNIST 站在舞臺(tái)中央的時(shí)代已經(jīng)過去了，但它的作用仍然不可忽視，仍然有很多研究者致力于改進(jìn)并修復(fù)它，做出獨(dú)特的貢獻(xiàn)。

2017 年，德國(guó)時(shí)尚科技公司 Zalando 提供了 Fashion MNIST 數(shù)據(jù)集，它的大小、格式和訓(xùn)練集 / 測(cè)試集劃分與原始的 MNIST 完全一致，從 MNIST 遷移到它，我們不需要修改任何代碼。

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去年 6 月份，NYU 和 Facebook 的研究者重建并擴(kuò)展了 MNIST 數(shù)據(jù)集，在測(cè)試集中新增了 50000 個(gè)樣本，將測(cè)試集增加到 6 萬(wàn)樣本。MNIST 作者之一的 Yann LeCun 表示，「如果多次使用原版的 MNIST 測(cè)試集，你的模型可能在測(cè)試集上已經(jīng)過擬合了，是時(shí)候在新增的樣本上試一下了。」

不論是將 MNIST 做成日常生活中好看又好玩的項(xiàng)目，還是提升數(shù)據(jù)集本身的能力，MNIST 一直都會(huì)是活著的歷史~