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Abordagem Conceitual para Implementação de Redes Neurais LSTM em C para Prognóstico e Gerenciamento de Saúde de Veículos
Conceptual Approach to Implementing LSTM Neural Networks in C for Vehicle Prognostics and Health Management
FERNANDES, Thiago Bastos; PONTE, Leonardo Felipe Nunes; WATERMANN, Matheus Gomes Camargo; BORSATO, Milton
Trabalho completo:
A aplicação de redes Long Short-Term Memory (LSTM) em Prognóstico e Saúde de Máquina (PHM) tem ganhado destaque devido à sua eficácia em capturar dependências temporais em dados de séries temporais. No entanto, a implementação de modelos LSTM em sistemas automotivos embarcados apresenta desafios que vão além das implementações tradicionais. Este artigo explora um framework conceitual para a execução de inferência LSTM na linguagem de programação C, abordando as dificuldades de adaptação dos cálculos de redes neurais a ambientes com recursos limitados. O estudo apresenta um modelo LSTM leve, inicialmente desenvolvido e treinado em Python com um conjunto de dados sintético que simula a degradação de sistemas para predição da Vida Útil Remanescente (RUL). O modelo treinado foi então reimplementado em C e implantado em um microcontrolador. Todos os pesos treinados (de entrada, recorrentes e viés) foram exportados manualmente do Python e adaptados para uso em C, possibilitando inferência em tempo real sem dependências externas. Os resultados mostram alta consistência entre as plataformas, validando a implementação embarcada.
The application of Long Short-Term Memory (LSTM) networks in Prognostics and Health Management (PHM) has gained significant traction due to their effectiveness in capturing temporal dependencies in time-series data. However, deploying LSTM models on embedded automotive systems presents challenges that extend beyond traditional implementations. This paper explores a conceptual framework for implementing LSTM inference in the C programming language, addressing the difficulties of adapting neural network computations to resource-constrained environments. The study presents a lightweight LSTM model that was first developed and trained in Python on a synthetic time-series dataset simulating system degradation for Remaining Useful Life (RUL) prediction. The trained model was then reimplemented in the C programming language and deployed on a microcontroller. All trained weights (input, recurrent, and bias) were manually exported from Python and adapted for use in C, enabling real-time inference without external dependencies. Results show high consistency between platforms, validating the embedded implementation.
Palavras-chave: - -
DOI: 10.5151/simea2025-PAP18
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Como citar:
FERNANDES, Thiago Bastos; PONTE, Leonardo Felipe Nunes; WATERMANN, Matheus Gomes Camargo; BORSATO, Milton; "Abordagem Conceitual para Implementação de Redes Neurais LSTM em C para Prognóstico e Gerenciamento de Saúde de Veículos", p-77-85.
In: Anais do XXXII Simpósio Internacional de Engenharia.
São Paulo: Blucher,
2025.
ISSN 23577592,
DOI 10.5151/simea2025-PAP18
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Thiago Bastos FERNANDES, Leonardo Felipe Nunes PONTE, Matheus Gomes Camargo WATERMANN, Milton BORSATO, Abordagem Conceitual para Implementação de Redes Neurais LSTM em C para Prognóstico e Gerenciamento de Saúde de Veículos, Blucher Engineering Proceedings, Volume 12, 2025, Pages 77-85, ISSN 23577592, http://dx.doi.org/10.5151/simea2025-PAP18 (www.proceedings.blucher.com.br/article-details/abordagem-conceitual-para-implementao-de-redes-neurais-lstm-em-c-para-prognstico-e-gerenciamento-de-sade-de-veculos-40252) Palavras-chave:: None;