隨著全球制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的浪潮來襲，很多傳統(tǒng)企業(yè)也在擁抱IoT技術實現(xiàn)數(shù)字化工業(yè)，提升生產(chǎn)效率，新的IIoT技術被認為是企業(yè)向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的關鍵。要實現(xiàn)真正的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，需要將智能傳感器和強大的分析系統(tǒng)集成到工作流程中，并掌握實時相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對工業(yè)應用質(zhì)量和成本的管控。
近日，賽靈思（Xilinx）在深圳舉辦了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）研討會媒體見面會活動，Xilinx展示的網(wǎng)絡安全與更智能的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術備受關注。在本次工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研討會上，Xilinx 工業(yè)、視覺、醫(yī)療和科學 （ISM） 部門市場總監(jiān)Chetan Khona先生首次和中國媒體就ISM的相關信息進行深度分享，并詳細講解Xilinx在工業(yè)、視覺、醫(yī)療、科學等領域的最新工業(yè)物聯(lián)方案，及其如何加速傳統(tǒng)制造企業(yè)早日實現(xiàn)智能制造。
盡管賽靈思一直以FPGA著稱，但真正驅(qū)動公司在工業(yè)領域業(yè)務的是 Zynq SoC。對于工業(yè)和醫(yī)療客戶而言，產(chǎn)品尺寸和價格很重要，生命周期的長壽性更加重要，賽靈思在這方面獲得了全球客戶的認可，產(chǎn)品在質(zhì)量和可靠性方面表現(xiàn)卓越，可以為產(chǎn)品提供最低15年的生命周期，有的甚至可以達到20年或更長。而賽靈思的SoC產(chǎn)品系列， Chetan介紹說， 這是真正驅(qū)動賽靈思在其ISM領域為客戶提供更高價值的產(chǎn)品系列。
Xilinx工業(yè)戰(zhàn)略
賽靈思2019財年收入達到30多億美元，是其有史以來首次從長期保持的20多億美元首次突破30億美元大關，同比增長24％；其中40％以上來自亞洲，包括中國和其它亞洲國家。
Chetan Khona先生所在的ISM 部門，包括工業(yè)、視覺、醫(yī)療、科學還有航天和軍工，在賽靈思的業(yè)務占有非常重要的地位，收入排名第四位，客戶數(shù)目位列第一，非常廣泛。
Xilinx的使命是“打造靈活應變、萬物智能的世界”，而ISM部門是要打造靈活應變、萬物智能的工廠、醫(yī)院和城市。Xilinx在智能工廠和視覺方面的應用很多，如智能工廠方面的機器人、驅(qū)動器和馬達控制，視覺方面的電網(wǎng)和3D打印應用等。Xilinx在智能醫(yī)院方面的應用，如為全球最大的醫(yī)療客戶提供醫(yī)療機器人解決方案等，這些都是基于Xilinx的Zynq SoC實現(xiàn)的。
賽靈思希望通過成熟且靈活應變的的SoC平臺，加上其前沿的人工智能平臺產(chǎn)品，加速傳統(tǒng)工業(yè)和醫(yī)療領域的轉(zhuǎn)型和升級進程，讓工程和醫(yī)院更加地智能。
工業(yè)與醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的應用趨勢
無論是在工業(yè)還是醫(yī)療領域，數(shù)據(jù)都呈現(xiàn)爆炸性增長趨勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，越來越多的設備都連接到了網(wǎng)絡，如何使用這些數(shù)據(jù)成為很大的問題。
Xilinx的戰(zhàn)略核心是幫助客戶高效、有效地利用數(shù)據(jù)。把握數(shù)據(jù)可以帶給我們帶來的各種數(shù)據(jù)紅利，并讓企業(yè)擁有可持續(xù)發(fā)展的能力。
工業(yè)層面，利用數(shù)據(jù)可以做預測性的維護，能盡可能降低工廠停工時間，幫助客戶提高它們的盈利和利潤；還可以做資產(chǎn)分析，更好了解客戶的購買習慣，來出售這樣的數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)造新的收入流；還有連接性。連接是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎，除了汽車工業(yè)外，對工廠和醫(yī)院而言，資產(chǎn)是非常貴重的，如果能延長它們生命周期對客戶至關重要。客戶不僅能更新軟件，還可以通過Xilinx方案更新硬件，對資產(chǎn)的生命周期和企業(yè)壽命有積極影響。
對醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)而言，Xilinx通過物聯(lián)網(wǎng)技術更好地改善醫(yī)院和診所的工作效率，提高對患者的服務，改善人們的生活質(zhì)量。比如通過更高效的醫(yī)院管理能減少房間的等待時間；通過人工智能可以改進診斷，得到更快、更準確的診斷結果；通過網(wǎng)絡連接使得一些有條件的患者，不必再去占用病床的床位，通過居家的醫(yī)療監(jiān)控，也能進行看病和治療。
工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的意外后果
Xilinx ISM 部門市場總監(jiān)Chetan Khona提醒我們，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)能夠帶來的益處和優(yōu)勢外，也要看到另外一面。隨著物聯(lián)網(wǎng)革命和數(shù)據(jù)爆炸的發(fā)生，隱私問題越來越受關注，在這過程中會產(chǎn)生很多客戶數(shù)據(jù)，客戶數(shù)據(jù)的隱私保護是一個難題。安全性問題也不可忽略，隨著時間的變化，有些東西的安全隱患增加，計算能力的增長，黑客可能對公司和醫(yī)院的資產(chǎn)進行入侵，帶來安全維護難題。還有影響安全的時延和響應能力問題，隨著人工智能和自動化發(fā)展，網(wǎng)絡連接、數(shù)據(jù)管理成本、傳輸、存儲和處理等都需要時刻鏈接，缺乏可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接是一大困難。設備、工廠和醫(yī)院都是非常昂貴的資產(chǎn)，越多的人去升級，使得它越需要靈活應變的解決方案，這樣才能夠更長時間使用資產(chǎn)，延長資產(chǎn)壽命，提高投資回報率，Xilinx能夠做到硬件＋軟件的靈活應變，使客戶的產(chǎn)品更加靈活，擁有更好的性能。
信息和操作技術融合呼喚統(tǒng)一的開發(fā)平臺
上圖是一個平臺，很多嵌入式工程師團隊都會用這個平臺，這和十年前的情況形成鮮明對比。以前公司內(nèi)部有多個工程師團隊，而且它們設計方面會做獨立決策，如一個團隊選擇PPC、VxWorks、CAN，還有選arm、Linux、MQTT，也有選x86、Windows、OPC UA，他們之所以能夠自主選擇這些系統(tǒng)，是因為這些系統(tǒng)簡單。但是現(xiàn)在這些系統(tǒng)不簡單了，如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)非常強大，但越來越復雜，使得工程師團隊更愿意選擇一個公共平臺，一個可以實現(xiàn)協(xié)同設計的統(tǒng)一平臺。
Chetan Khona先生向OFweek電子工程網(wǎng)編輯表示，信息和操作技術的融合是工業(yè)界的一大趨勢，對于工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)而言，需要把這些能力集成到單個器件上。這個過程非常復雜，嵌入式設計不僅是要做軟件和硬件開發(fā)，包括云開發(fā)者也希望連接這些信息，所以如果還是按原來方法，不同的部門和設計者各自選用的不同處理架構、操作系統(tǒng)和連接標準，對云開發(fā)者來說就太困難，需要不斷的去調(diào)整和改變，他們希望能有一個公共的架構和平臺，這樣能夠幫助他們迅速、簡易地去開發(fā)SaaS產(chǎn)品?？蛻羰走xZynq和Zynq UltraScale＋ SoC的原因就是Zynq 是可擴展的、集成強度非常強大的異構處理器平臺，單芯片Zynq SoC 既擁有Arm系統(tǒng)，還集成了DSP、FPGA等，既能夠為云開發(fā)提供服務，同時還能提供IT和OT的支持，也擁有FPGA靈活應變的定制功能。傳統(tǒng)工業(yè)性能加定制功能使得這樣的產(chǎn)品非常有競爭力。
Xilinx的工業(yè)與醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)解決方案堆棧
對于工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)客戶，Xilinx提供的是全套、一系列的解決方案，致力于通過提供安全性的連接、控制、視覺、線路、軟件和人工智能來幫助客戶開發(fā)他們所需的產(chǎn)品。Xilinx并不是所有領域?qū)＜?，也會使用非常廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，幫助客戶獲得他們所需要的解決方案。Xilinx不僅有世界級的工業(yè)與醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)解決方案堆棧，還可以為工業(yè)PC進行加速，如醫(yī)院、工廠的PC設備可以用Alveo加速卡進行加速，其次，Xilinx解決方案云和邊緣協(xié)作互補方案，更是解決云和邊緣應用工作負載方面的一大優(yōu)勢。
Xilinx在工業(yè)領域的優(yōu)勢包括工業(yè)實時和確定性控制與接口、工業(yè)生命周期、質(zhì)量、可靠性、安全性、溫度和功耗，現(xiàn)在Xilinx做的是加入業(yè)界領先的AI時延與性能，和傳統(tǒng)的優(yōu)勢進行結合。有的企業(yè)可能做AI，但沒有傳統(tǒng)的優(yōu)勢，Xilinx是兩者兼具，如有一些GPU可以做AI但它不具備傳統(tǒng)的優(yōu)勢，還有一些企業(yè)像TI、瑞薩、恩智浦可以做SoC，但又不具備AI方面的能力，所以很多客戶不可能去使用多個器件的解決方案，如果采用Xilinx的單芯片解決方案就能夠確保高度集成，也能達到最高的性能，同時成本降低。
Xilinx可實現(xiàn)支持高吞吐量和低時延的人工智能
Xilinx既有自主研發(fā)的支持實現(xiàn)低時延、高性能的DNN解決方案，也有通過收購獲得的技術和能力，如去年并購深鑒科技獲得的一些技術，有的是通過和企業(yè)合作，包括KORTIQ、HALCON、SiliconSoftware等來豐富內(nèi)部的解決方案。不是所有用途都需要人工智能功能，Xilinx人工智能方案性能非常強大，可以和服務器進行競爭，可以把它作為嵌入器件；而面向入門級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者，Xiilnx給出的解決方案叫做Pynq，即Python ＋ Zynq，這是一個開源產(chǎn)品，深受年輕工程師的歡迎。
大家可以看到兩種模式的對比，一種是傳統(tǒng)模式有非常強大的能力和功能，另一種更像是開源社區(qū)，也就是基于Python和Python社區(qū)在工業(yè)領域的發(fā)展。Xilinx解決方案可以實現(xiàn)支持高吞吐量和低時延的人工智能，也能夠匹配人工智能創(chuàng)新的快速步伐，同時能夠加速整體的應用，Xilinx可以實現(xiàn)整個器件的加速，這樣可以使得整個過程不會出現(xiàn)瓶頸。
很多的攝像頭和其他設備正在使用Xilinx的邊緣人工智能，如Alveo加速器卡，它是一個全新的產(chǎn)品，是集成的開發(fā)板，可以幫助客戶立即投入生產(chǎn)，有了這個卡后可以寫入軟件，插入PC卡槽里，相當于CPU的加速卡，加速性能非常明顯。OFweek電子工程網(wǎng)編輯了解到，相比傳統(tǒng)方案，Alveo數(shù)據(jù)庫搜索和分析能力是90倍、金融計算是89倍、機器學習是20倍、視頻處理12倍、高性能計算和生命科學提速10倍。
對于工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)客戶，它們可以使用Alveo加速器卡，如用于機器人的運動規(guī)劃，現(xiàn)在機器人的發(fā)展已經(jīng)進入到了人機協(xié)作的階段，這里面的機器人規(guī)劃就顯得非常重要。人的很多行為可能是不可預見的，整個過程需要通過高強度計算，通過Alveo加速器卡提供解決方案，可以提供效率，用Alveo加速器卡，一臺PC比可以控制8個機器人，可以大大改觀工廠的架構和運行。傳統(tǒng)的器件就像是一個集裝箱，它可以提供一些通用功能的DSP和FPGA功能，F(xiàn)PGA可以做溝通、支持，它是邏輯器件，并沒有提供很高的價值。但是Zynq和Zynq UltraScale＋ SoC能夠把六大板塊都集成到單個客戶板當中，通過Zynq和Zynq UltraScale＋ SoC包括通用處理期DSP、GPU、模擬、安全處理器和安全處理器，這樣的集成能夠為客戶提供前所未有的價值。
Xilinx三大解決方案
對于工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)客戶而言，要求尺寸小、功耗低，在這方面AI Edge能夠做到，而且能夠提供非常好的機器學習和其他人工智能工業(yè)領域應用的性能。
Xilinx三大策略的解決方案包括堆棧，Alveo加速器卡，以及邊緣和云的合作。通過這些，Xilinx在未來工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)領域擁有著極大的醫(yī)療優(yōu)勢。據(jù)OFweek電子工程網(wǎng)了解，Xilinx在工業(yè)領域的產(chǎn)品路線圖，除了FPGA、SoC、MPSoC、RFSoC、ACAP，還包括Zynq、Zynq Ultra SCALE＋，最新的產(chǎn)品是ACAP，作為全新品類，其首款產(chǎn)品系列Versal，將在2019年下半年發(fā)貨。