嵌入式技術(shù)正在不斷發(fā)展——運(yùn)行速度更快，結(jié)構(gòu)更緊湊，成本更低。一臺(tái)配備圖形處理單元（GPU）的超級(jí)計(jì)算機(jī)可以放在手中，而且價(jià)格不到100美元。它可用于人工智能（AI）開(kāi)發(fā)和機(jī)器學(xué)習(xí)。自動(dòng)駕駛汽車(chē)控制車(chē)輛所需的AI模塊現(xiàn)在可以安裝在汽車(chē)中。讓我們看一下嵌入技術(shù)的五大趨勢(shì)。

　　一、無(wú)線連接正在爆炸性增長(zhǎng)

　　根據(jù)Grand View Research的預(yù)測(cè)，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1萬(wàn)億美元。這代表著數(shù)量眾多的連接，這些連接將改善我們生活的許多領(lǐng)域，包括制造業(yè)、零售業(yè)、能源、智慧城市、醫(yī)療保健、交通運(yùn)輸?shù)鹊?。制造業(yè)的工業(yè)4.0計(jì)劃可能成為第一個(gè)受益者。通過(guò)預(yù)防性維護(hù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及IoT連接所生成的報(bào)告，智能工廠將能夠以更少的成本生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。

　　5G時(shí)代將把傳輸速度提高到20 Gbps; 6G有望更快。隨著低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）的普及，再加上NimbeLink、Sequans、MultiTech、Elektronik、Digi和Telit等供應(yīng)商提供的芯片和設(shè)備，無(wú)線連接的爆炸性增長(zhǎng)將繼續(xù)加速。物聯(lián)網(wǎng)將無(wú)處不在。

　　二、速度就是一切

　　多核處理器性能更好，因?yàn)樗鼈兛梢詫蝹€(gè)內(nèi)核專(zhuān)用于執(zhí)行獨(dú)特的計(jì)算任務(wù)，例如圖形處理。幾乎每個(gè)人都熟悉8核或16核處理器。不過(guò)，最近，英特爾和AMD一直在推銷(xiāo)128核處理器。IP公司Arm已將基于5納米節(jié)點(diǎn)的192核處理器的開(kāi)發(fā)列入其發(fā)展規(guī)劃，決意要超越所有其它處理器。難怪GPU供應(yīng)商英偉達(dá)（Nvidia）欲以400億美元的高價(jià)收購(gòu)Arm。

　　每個(gè)人都在追求5G互聯(lián)網(wǎng)的超速（目前已證明能夠達(dá)到10 Gbps的下行鏈路速度，而4G LTE則為0.5 Gbps）。處理器、互聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)將不僅僅是更快，而是超快。

　　另外，量子計(jì)算的使命是為科學(xué)研究和機(jī)器學(xué)習(xí)提供非常快速的計(jì)算能力。量子計(jì)算可以在幾秒鐘內(nèi)解決問(wèn)題，而不像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要好幾天解決類(lèi)似的問(wèn)題。量子計(jì)算的方法不是使用位來(lái)表示0或1，而是使用量子位（qubit）來(lái)同時(shí)表示0和1。

　　盡管量子計(jì)算速度很快，但是測(cè)量量子位是一個(gè)挑戰(zhàn)。不過(guò)，芬蘭阿爾托（Aalto）大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)最近僅使用很少的能量就測(cè)量出了量子位，從而有可能推動(dòng)該技術(shù)的快速發(fā)展。

　　控制量子位將采用的路徑是另一個(gè)挑戰(zhàn)。但是，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）和美國(guó)紐約城市大學(xué)的研究人員報(bào)告稱(chēng)，在基于氮化鋁的光子IC平臺(tái)上可以產(chǎn)生并直接集成量子發(fā)射器。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，量子計(jì)算將在提高計(jì)算速度將發(fā)揮重要角色，但其廣泛應(yīng)用仍需要幾年的時(shí)間。

　　三、網(wǎng)絡(luò)攻擊日漸頻繁和危險(xiǎn)

　　網(wǎng)絡(luò)攻擊一直在不斷，盡管此類(lèi)攻擊總是帶有不同程度的破壞性，但它們將變得越來(lái)越危險(xiǎn)。例如，隨著春季疫情的蔓延，世界衛(wèi)生組織（WHO）警告說(shuō)，他們所受的網(wǎng)絡(luò)攻擊比去年同期增加了五倍。對(duì)烏克蘭電網(wǎng)的攻擊導(dǎo)致20萬(wàn)客戶斷電，這些對(duì)日常生活造成了重大破壞，而且這些都不是孤立的事件。

　　有許多不同類(lèi)型的惡意病毒軟件。在勒索病毒攻擊中，黑客控制一個(gè)系統(tǒng)，要求受害者支付贖金，然后才將控制權(quán)返還給他們。勒索軟件黑客變得越來(lái)越老練，也越來(lái)越貪婪。他們不僅襲擊企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)，甚至攻擊醫(yī)院。

　　今年9月，德國(guó)一名醫(yī)院患者的死亡與網(wǎng)絡(luò)攻擊直接相關(guān)。她需要緊急醫(yī)療救護(hù)，但是她當(dāng)時(shí)所在的杜塞爾多夫（Düsseldorf）醫(yī)院正遭受勒索軟件攻擊，這導(dǎo)致醫(yī)院無(wú)法提供挽救生命的必要服務(wù)。病人被重新安排到20英里外的一家醫(yī)院，但為時(shí)已晚。這是此類(lèi)悲劇的第一次報(bào)道，但可能不是最后一次。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)連接的增加和更高的5G速度，此類(lèi)攻擊可能會(huì)變得更加頻繁。為了應(yīng)對(duì)這些攻擊，各類(lèi)組織正在加緊部署網(wǎng)絡(luò)安全工作。預(yù)計(jì)到2025年，網(wǎng)絡(luò)安全市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2540億美元。嵌入式安全軟件和硬件正呈指數(shù)式增長(zhǎng)。新的硬件設(shè)計(jì)越來(lái)越多地內(nèi)置安全芯片，英飛凌、Microchip、ST、Micron和華邦等芯片廠商都在開(kāi)發(fā)和提供這類(lèi)安全芯片。

　　網(wǎng)絡(luò)攻擊和反攻之間的對(duì)抗將會(huì)更加激烈。

　　四、VR正在成為現(xiàn)實(shí)

　　自從專(zhuān)門(mén)用于游戲的3D虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)布以來(lái)，VR及相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)利潤(rùn)非?？捎^的市場(chǎng)。最初的VR概念已經(jīng)演變?yōu)樵鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合或合并現(xiàn)實(shí)（MR）和擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR），這些技術(shù)已經(jīng)擴(kuò)展到工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

　　AR特別適合培訓(xùn)。用戶戴著透明的護(hù)目鏡，而信息則疊加在屏幕上。這些信息可以是諸如執(zhí)行設(shè)備維修程序之類(lèi)的指令。MR比AR更進(jìn)一步，它可讓用戶查看實(shí)際場(chǎng)景和其它可能的場(chǎng)景，融合實(shí)際圖像和創(chuàng)建的圖像。XR則是終極的應(yīng)用，可以投影出看似真實(shí)的物理對(duì)象的全息圖像。例如，XR將為遠(yuǎn)程會(huì)議提供新的維度。與傳統(tǒng)的視頻會(huì)議不同，使用XR，對(duì)方的圖像將出現(xiàn)在用戶面前，就像正在召開(kāi)面對(duì)面會(huì)議一樣。

　　可以提高生產(chǎn)力的VR應(yīng)用涉及范圍廣泛，包括醫(yī)學(xué)、制造、培訓(xùn)和娛樂(lè)。例如，醫(yī)生培訓(xùn)需要許多實(shí)際操作體驗(yàn)，即便不難操作也可能會(huì)很昂貴。借助VR，可以為醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)生設(shè)置模擬練習(xí)，而不用冒著在真實(shí)患者身上犯下嚴(yán)重錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。

　　微軟HoloLens MR智能眼鏡

　　投資VR的巨頭包括Microsoft、Google和Intel等。市場(chǎng)觀察家預(yù)計(jì)，未來(lái)幾個(gè)月將出現(xiàn)新的VR創(chuàng)新和機(jī)遇。例如，隨著疫情的蔓延，像全息照相這種虛擬會(huì)議可能是僅次于面對(duì)面（真實(shí)）會(huì)議的最佳選擇。

　　五、AI將出現(xiàn)在每個(gè)嵌入式設(shè)計(jì)中

　　人工智能及其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用（機(jī)器學(xué)習(xí)）正在蓬勃發(fā)展，隨著時(shí)間的推移，預(yù)計(jì)會(huì)有更多的嵌入式設(shè)計(jì)包含AI。當(dāng)今的AI幾乎可以用于你想到的任何領(lǐng)域，包括零售、醫(yī)療保健、自動(dòng)駕駛、電子商務(wù)、制造業(yè)、供應(yīng)鏈、工業(yè)控制、娛樂(lè)和銀行等等。

　　例如，基于AI的系統(tǒng)可以配備攝像機(jī)，以確保工人在操作過(guò)程中穿戴正確的防護(hù)裝備。如今，配備了物聯(lián)網(wǎng)和AI的智能工廠可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控讓AI避免操作錯(cuò)誤來(lái)提高生產(chǎn)率。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，人工智能可以做的會(huì)更多。讓我們?cè)O(shè)想一個(gè)未來(lái)工廠的場(chǎng)景，該工廠會(huì)使用AI和機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行即時(shí)組合，以生產(chǎn)另一種產(chǎn)品。例如，為生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備而建立的流水線可能第二天就能生產(chǎn)智能手表。

　　人工智能還可以使銀行業(yè)務(wù)和其它交易更加安全。Flowchain是一家位于臺(tái)灣的開(kāi)源區(qū)塊鏈組織，提出了一種將IoT、AI和區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合的方案，可以創(chuàng)建更安全的數(shù)據(jù)挖掘方法。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N相對(duì)較新的電子分類(lèi)賬解決方案，可確保安全性。當(dāng)交易待處理時(shí)，所有利益相關(guān)者都會(huì)得到通知，并且必須都同意交易才能進(jìn)行。

　　人工智能方面的合作關(guān)系包括Nvidia與VMware的合作（VMware是一家軟件公司，可幫助工業(yè)企業(yè)連接到多種云服務(wù)平臺(tái)）。他們打算提供端到端的AI企業(yè)平臺(tái)。Intel已經(jīng)與海德堡大學(xué)計(jì)算中心達(dá)成協(xié)議，以追趕行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者Nvidia。

　　與此同時(shí)，越來(lái)越多的AI硬件正在以合理的價(jià)格推出。Nvidia最近宣布了重新打包的GPU模塊，價(jià)格僅59美元，打算向公眾提供。這款緊湊型模塊提供許多I / O端口，包括USB、HDMI和千兆以太網(wǎng)，并支持基于該模塊的開(kāi)源項(xiàng)目。

　　英偉達(dá)的2GB Jetson Nano（來(lái)源：英偉達(dá)）

　　人工智能初創(chuàng)公司Hailo最近推出了基于自研Hailo-8芯片的AI加速模塊，意欲與Google和Intel競(jìng)爭(zhēng)。

　　人工智能的用途還有很多。隨著AI硬件價(jià)格的下降，嵌入式設(shè)計(jì)有望增加更多AI功能。

　　展望未來(lái)

　　這次疫情迫使我們以不同的方式看待一切。一些行業(yè)已經(jīng)被顛覆，并且可能永遠(yuǎn)被改變。旅行和娛樂(lè)業(yè)的企業(yè)在不斷掙扎中改造自己，有些企業(yè)被迫永久關(guān)閉。但是，遠(yuǎn)程醫(yī)療蓬勃發(fā)展，這得益于新的醫(yī)療設(shè)備，這些設(shè)備將醫(yī)生和患者在線連接起來(lái)?，F(xiàn)在，人們?cè)诩抑芯涂蓽y(cè)量很多生命體征數(shù)據(jù)，并立即將這些數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程提供給醫(yī)生。

　　嵌入式技術(shù)將繼續(xù)增長(zhǎng)，即使疫情可能會(huì)改變?cè)鲩L(zhǎng)的路徑。將來(lái)，在每個(gè)嵌入式設(shè)計(jì)中，無(wú)線連接、更快的嵌入式處理和計(jì)算、更多的網(wǎng)絡(luò)攻擊和反擊解決方案，更復(fù)雜的虛擬現(xiàn)實(shí)以及人工智能將會(huì)看到爆炸性的增長(zhǎng)。