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GenAI Processors:構(gòu)建未來的實時AI應(yīng)用程序

譯文 精選
人工智能
GenAI Processors是由 DeepMind 開發(fā)的全新開源Python庫,旨在為開發(fā)挑戰(zhàn)提供條理性和簡單性。它們充當(dāng)抽象機(jī)制,定義了一個通用的Processors接口,涵蓋輸入處理、預(yù)處理、實際模型調(diào)用,甚至輸出處理。

譯者 | 布加迪

審校 | 重樓

想象一下,一個AI應(yīng)用程序可以處理你的語音、分析攝像頭視頻,并進(jìn)行如同人類的實時對話。就在不久前,為了創(chuàng)建這樣一個技術(shù)密集型的多模態(tài)應(yīng)用程序,工程師們還在努力應(yīng)對復(fù)雜的異步操作、處理多個API調(diào)用以及拼湊代碼,后來證明這些代碼難以維護(hù)或調(diào)試。GenAI Processors應(yīng)運(yùn)而生。

谷歌DeepMind推出的這個革命性開源Python庫為有志于AI應(yīng)用程序的開發(fā)者開辟了新的道路。該庫將混亂的AI開發(fā)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)殚_發(fā)者的寧靜環(huán)境。我們在本篇博文中將介紹GenAI Processors如何使復(fù)雜的AI工作流程更易于享用,從而幫助我們構(gòu)建實時AI智能體

GenAI Processors簡介

GenAI Processors是由 DeepMind 開發(fā)的全新開源Python庫,旨在為開發(fā)挑戰(zhàn)提供條理性和簡單性。它們充當(dāng)抽象機(jī)制,定義了一個通用的Processors接口,涵蓋輸入處理、預(yù)處理、實際模型調(diào)用,甚至輸出處理。

想象一下,GenAI Processors成為AI工作流程之間的通用語言。你無需為AI流水線中的每個組件從頭編寫自定義代碼,只需使用易于組合、測試和維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化的“Processors”單元。究其核心,GenAI Processors將所有輸入和輸出視為ProcessorParts(雙向流)的異步流。標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)部分(比如音頻塊、文本轉(zhuǎn)錄、圖像幀)與附帶的元數(shù)據(jù)一起流經(jīng)流水線。

GenAI Processors的關(guān)鍵概念如下:

  • Processors:接收輸入流并生成輸出流的獨立工作單元。
  • Processors部件:包含元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)塊。
  • 流傳輸:流經(jīng)你管道的實時雙向數(shù)據(jù)。
  • 組合:使用簡單的操作(比如 +)組合Processors。

GenAI Processors的主要特性

1.端到端組合:通過使用直觀的語法連接操作來實現(xiàn)。

Live_agent = input_processor + live_processor + play_output

2.異步設(shè)計:采用Pythonasynchio進(jìn)行設(shè)計,可通過手動線程高效處理I/O密集型和純計算密集型任務(wù)。

3.多模態(tài)支持:通過 ProcessorPart包裝器在統(tǒng)一的接口下處理文本、音頻、視頻和圖像。

  • 雙向流傳輸:允許組件實時雙向通信,從而提高交互性。
  • 模塊化架構(gòu):可重用且可測試的組件,極大地簡化了復(fù)雜流水線的維護(hù)。
  • Gemini 集成:直接支持Gemini Live API 和常見的基于文本的LLM操作。

如何安裝 GenAI Processors?

上手GenAI Processors很簡單:

先決條件

  • Python 3.8 及以上版本
  • Pip 包管理器
  • Google Cloud 帳戶(用于訪問 Gemini API

安裝步驟

1. 安裝庫

pip install genai-processors

2. 設(shè)置身份驗證

# For Google AI Studio
export GOOGLE_API_KEY="your-api-key"
# Or for Google Cloud
gcloud auth application-default login

3. 檢查安裝

import genai_processors
print(genai_processors.__version__)

4. 開發(fā)設(shè)置(可選)

# Clone for examples or contributions
git clone https://github.com/google-gemini/genai-processors.git
cd genai-processors
pip install -e

GenAI Processors如何工作?

GenAI Processors以基于流的處理模式而存在,數(shù)據(jù)沿著連接的Processors流水線流動。每個Processor

  • 接收ProcessorParts
  • 處理數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)換、API 調(diào)用等)
  • 輸出結(jié)果流
  • 將結(jié)果傳遞給鏈中的下一個Processor

數(shù)據(jù)流示例

音頻輸入語音轉(zhuǎn)文本 → LLM 處理文本轉(zhuǎn)語音音頻輸出

↓ ↓ ↓ ↓ ↓
ProcessorPart → ProcessorPart → ProcessorPart → ProcessorPart → ProcessorPart

核心組件

GenAI Processors的核心組件包括:

1. 輸入Processors

  • VideoIn():攝像頭數(shù)據(jù)流處理
  • PyAudioIn():麥克風(fēng)輸入
  • FileInput():文件輸入

2. 處理Processors

  • LiveProcessor():集成 Gemini Live API
  • GenaiModel():標(biāo)準(zhǔn) LLM 處理
  • SpeechToText():音頻轉(zhuǎn)錄
  • TextToSpeech():語音合成

3. 輸出Processors

  • PyAudioOut():音頻播放
  • FileOutput():文件寫入
  • StreamOutput():實時流傳輸

并發(fā)性和性能

首先,GenAI Processors旨在最大限度地提高Processors的并發(fā)執(zhí)行能力。此示例執(zhí)行流程的任何部分都可以在計算圖中的所有祖先節(jié)點后并發(fā)運(yùn)行。換句話說,你的應(yīng)用程序?qū)嶋H上將同時處理多路數(shù)據(jù)流,從而加快響應(yīng)速度并提升用戶體驗。

實戰(zhàn):使用GenAI Processors構(gòu)建實時智能體

不妨構(gòu)建一個完整的實時AI智能體,它將連接攝像頭內(nèi)容流和音頻流,將它們發(fā)送到 Gemini Live API 進(jìn)行處理,最終返回音頻響應(yīng)。

注意:如果你想了解有關(guān)AI智能體的所有信息,請點擊此處加入我們完整的AI Agentic Pioneer計劃:https://www.analyticsvidhya.com/agenticaipioneer/。

項目結(jié)構(gòu)

我們的項目結(jié)構(gòu)如下:

live_agent/
── main.py
── config.py
└── requirements.txt

1步:配置步驟

config.py
import os
from genai_processors.core import audio_io
# API configuration
GOOGLE_API_KEY = os.getenv("GOOGLE_API_KEY")
if not GOOGLE_API_KEY:
raise ValueError("Please set GOOGLE_API_KEY environment variable")
# Audio configuration
AUDIO_CONFIG = audio_io.AudioConfig(
sample_rate=16000,
channels=1,
chunk_size=1024,
format="int16"
)
# Video configuration
VIDEO_CONFIG = {
"width": 640,
"height": 480,
"fps": 30
}

2步:核心智能體實現(xiàn)

main.py
import asyncio
from genai_processors.core import (
 audio_io,
 live_model,
 video,
 streams
)
from config import AUDIO_CONFIG, VIDEO_CONFIG, GOOGLE_API_KEY
class LiveAgent:
 def __init__(self):
 self.setup_processors()
 def setup_processors(self):
 """Initialize all processors for the live agent"""
 # Input processor: combines camera and microphone
 self.input_processor = (
 video.VideoIn(
 device_id=0,
 width=VIDEO_CONFIG["width"],
 height=VIDEO_CONFIG["height"],
 fps=VIDEO_CONFIG["fps"]
 ) + 
 audio_io.PyAudioIn(
 cnotallow=AUDIO_CONFIG,
 device_index=None # Use default microphone
 )
 )
 # Gemini Live API processor
 self.live_processor = live_model.LiveProcessor(
 api_key=GOOGLE_API_KEY,
 model_name="gemini-2.0-flash-exp",
 system_instructinotallow="You are a helpful AI assistant. Respond naturally to user interactions."
 )
 # Output processor: handles audio playback with interruption support
 self.output_processor = audio_io.PyAudioOut(
 cnotallow=AUDIO_CONFIG,
 device_index=None, # Use default speaker
 enable_interruptinotallow=True
 )
 # Complete agent pipeline
 self.agent = (
 self.input_processor + 
 self.live_processor + 
 self.output_processor
 )
 async def run(self):
 """Start the live agent"""
 print("?? Live Agent starting...")
 print("?? Camera and microphone active")
 print("?? Audio output ready")
 print("?? Start speaking to interact!")
 print("Press Ctrl+C to stop")
 try:
 async for part in self.agent(streams.endless_stream()):
 # Process different types of output
 if part.part_type == "text":
 print(f"?? AI: {part.text}")
 elif part.part_type == "audio":
 print(f"?? Audio chunk: {len(part.audio_data)} bytes")
 elif part.part_type == "video":
 print(f"?? Video frame: {part.width}x{part.height}")
 elif part.part_type == "metadata":
 print(f"?? Metadata: {part.metadata}")
 except KeyboardInterrupt:
 print("\n?? Live Agent stopping...")
 except Exception as e:
 print(f"? Error: {e}")
# Advanced agent with custom processing
class CustomLiveAgent(LiveAgent):
 def __init__(self):
 super().__init__()
 self.conversation_history = []
 self.user_emotions = []
 def setup_processors(self):
 """Enhanced setup with custom processors"""
 from genai_processors.core import (
 speech_to_text,
 text_to_speech,
 genai_model,
 realtime
 )
 # Custom input processing with STT
 self.input_processor = (
 audio_io.PyAudioIn(cnotallow=AUDIO_CONFIG) + 
 speech_to_text.SpeechToText(
 language="en-US",
 interim_results=True
 )
 )
 # Custom model with conversation memory
 self.genai_processor = genai_model.GenaiModel(
 api_key=GOOGLE_API_KEY,
 model_name="gemini-pro",
 system_instructinotallow="""You are an empathetic AI assistant. 
 Remember our conversation history and respond with emotional intelligence.
 If the user seems upset, be supportive. If they're excited, share their enthusiasm."""
 )
 # Custom TTS with emotion
 self.tts_processor = text_to_speech.TextToSpeech(
 voice_name="en-US-Neural2-J",
 speaking_rate=1.0,
 pitch=0.0
 )
 # Audio rate limiting for smooth playback
 self.rate_limiter = audio_io.RateLimitAudio(
 sample_rate=AUDIO_CONFIG.sample_rate
 )
 # Complete custom pipeline
 self.agent = (
 self.input_processor +
 realtime.LiveModelProcessor(
 turn_processor=self.genai_processor + self.tts_processor + self.rate_limiter
 ) +
 audio_io.PyAudioOut(cnotallow=AUDIO_CONFIG)
 )
if __name__ == "__main__":
 # Choose your agent type
 agent_type = input("Choose agent type (1: Simple, 2: Custom): ")
 if agent_type == "2":
 agent = CustomLiveAgent()
 else:
 agent = LiveAgent()
 # Run the agent
 asyncio.run(agent.run())

3步:增強(qiáng)功能

不妨添加情緒檢測和響應(yīng)定制:

class EmotionAwareLiveAgent(LiveAgent):
 def __init__(self):
 super().__init__()
 self.emotion_history = []
 async def process_with_emotion(self, text_input):
 """Process input with emotion awareness"""
 # Simple emotion detection (in practice, use more sophisticated methods)
 emotions = {
 "happy": ["great", "awesome", "fantastic", "wonderful"],
 "sad": ["sad", "disappointed", "down", "upset"],
 "excited": ["amazing", "incredible", "wow", "fantastic"],
 "confused": ["confused", "don't understand", "what", "how"]
 }
 detected_emotion = "neutral"
 for emotion, keywords in emotions.items():
 if any(keyword in text_input.lower() for keyword in keywords):
 detected_emotion = emotion
 break
 self.emotion_history.append(detected_emotion)
 return detected_emotion
 def get_emotional_response_style(self, emotion):
 """Customize response based on detected emotion"""
 styles = {
 "happy": "Respond with enthusiasm and positivity!",
 "sad": "Respond with empathy and support. Offer help.",
 "excited": "Match their excitement! Use energetic language.",
 "confused": "Be patient and explanatory. Break down complex ideas.",
 "neutral": "Respond naturally and helpfully."
 }
 return styles.get(emotion, styles["neutral"])

4步:運(yùn)行智能體

requirements.txt
genai-processors>=0.1.0
google-generativeai>=0.3.0
pyaudio>=0.2.11
opencv-python>=4.5.0
asyncio>=3.4.3

運(yùn)行智能體的命令:

pip install -r requirements.txt
python main.py

GenAI Processors的優(yōu)點

  • 簡化的開發(fā)體驗:GenAI Processors消除了管理多個API調(diào)用和異步操作所帶來的所有復(fù)雜性。開發(fā)人員可以直接將注意力集中在功能構(gòu)建上,而不是基礎(chǔ)設(shè)施代碼上;因此,這不僅縮短了開發(fā)時間,還減少了潛在的錯誤。
  • 統(tǒng)一的多模態(tài)接口:該庫通過ProcessorPart包裝器提供統(tǒng)一、一致的接口,用于與文本、音頻、視頻和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。這意味著你無需針對不同類型的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)不同 API,這將大大簡化你的開發(fā)工作。
  • 實時性能:GenAI Processors直接基于Pythonasyncio構(gòu)建,在處理并發(fā)操作和流數(shù)據(jù)方面表現(xiàn)出色。該架構(gòu)可確保最低延遲和流暢的實時交互——這正是語音助手或交互式視頻處理等實時應(yīng)用所需的執(zhí)行能力。
  • 模塊化的可重用架構(gòu):模塊化設(shè)計使組件更易于測試、調(diào)試和維護(hù)。你可以隨意更換Processors、添加新功能和更改工作流程,無需重寫整個系統(tǒng)。

GenAI Processors的局限性

  • 依賴谷歌生態(tài)系統(tǒng):支持不同的AI模型,但針對谷歌的的AI服務(wù)進(jìn)行了高度優(yōu)化。依賴其他AI提供商的開發(fā)者可能無法享受這種無縫集成,需要進(jìn)行一番額外的設(shè)置。
  • 復(fù)雜工作流程學(xué)習(xí)起來難度大:基本概念簡單易懂;然而,復(fù)雜的多模態(tài)應(yīng)用需要了解異步編程模式和流處理概念,這對初學(xué)者來說可能比較困難。
  • 社區(qū)和文檔有限:作為一個比較新的開源DeepMind項目,社區(qū)資源、教程和第三方擴(kuò)展仍在不斷完善,這使得高級故障排除和示例查找更加復(fù)雜。
  • 資源密集型:實時多模態(tài)處理需要耗費大量的計算資源,尤其是在包含音頻和文本的視頻流中。此類應(yīng)用會消耗大量的系統(tǒng)資源,必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化才能部署到生產(chǎn)環(huán)境。

GenAI Processors的用例

  • 交互式客服機(jī)器人:構(gòu)建真正先進(jìn)的客服智能體,能夠處理語音呼叫、通過視頻分析客戶情緒并提供情境化回復(fù),同時還能實現(xiàn)幾乎零延遲的實時自然對話。
  • 教育工作者:AI 導(dǎo)師——可以設(shè)計個性化學(xué)習(xí)助手,能夠識別學(xué)生面部表情、處理語音問題,并通過文本、音頻和視覺輔助工具實時提供講解,并根據(jù)每個人的學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行調(diào)整。
  • 醫(yī)療保健或醫(yī)療監(jiān)測:通過視頻監(jiān)測患者的生命體征及其語音模式,以便及早發(fā)現(xiàn)疾病;然后將其與醫(yī)療數(shù)據(jù)庫集成,進(jìn)行全面的健康評估。
  • 內(nèi)容創(chuàng)作和媒體制作:構(gòu)建即時視頻編輯、自動播客生成或即時直播,AI 能夠響應(yīng)觀眾反應(yīng)、生成字幕并動態(tài)改進(jìn)內(nèi)容。

結(jié)論

GenAI Processors標(biāo)志著AI應(yīng)用開發(fā)模式的轉(zhuǎn)變,將復(fù)雜且互不關(guān)聯(lián)的工作流程轉(zhuǎn)變成合理且易于維護(hù)的解決方案。通過一個通用接口進(jìn)行多模態(tài) AI 處理,開發(fā)者可以開發(fā)創(chuàng)新功能,無需處理復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施問題。

因此,如果流傳輸、多模態(tài)和迅即響應(yīng)是AI應(yīng)用的未來趨勢,那么 GenAI Processors現(xiàn)在就可以滿足這些需求。如果你想構(gòu)建下一批大型客戶服務(wù)機(jī)器人、教育助手或創(chuàng)意工具,GenAI Processors是你成功的基礎(chǔ)。

原文標(biāo)題:GenAI Processors: Building the Future of Real-Time AI Applications,作者:Riya Bansal

責(zé)任編輯:姜華 來源: 51CTO
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