嵌入式技術(shù)正在不斷發(fā)展——運行速度更快，結(jié)構(gòu)更緊湊，成本更低。一臺配備圖形處理單元（GPU）的超級計算機可以放在手中，而且價格不到100美元。它可用于人工智能（AI）開發(fā)和機器學(xué)習(xí)。自動駕駛汽車控制車輛所需的AI模塊現(xiàn)在可以安裝在汽車中。讓我們看一下嵌入技術(shù)的五大趨勢。

一、無線連接正在爆炸性增長

根據(jù)Grand View Research的預(yù)測，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到1萬億美元。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、交通運輸?shù)鹊取Ｖ圃鞓I(yè)的工業(yè)4.0計劃可能成為第一個受益者。通過預(yù)防性維護、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及IoT連接所生成的報告，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，無線連接的爆炸性增長將繼續(xù)加速。物聯(lián)網(wǎng)將無處不在。

二、速度就是一切

多核處理器性能更好，因為它們可以將單個內(nèi)核專用于執(zhí)行獨特的計算任務(wù)，例如圖形處理。幾乎每個人都熟悉8核或16核處理器。不過，最近，英特爾和AMD一直在推銷128核處理器。IP公司Arm已將基于5納米節(jié)點的192核處理器的開發(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（Nvidia）欲以400億美元的高價收購Arm。

每個人都在追求5G互聯(lián)網(wǎng)的超速（目前已證明能夠達到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，量子計算的使命是為科學(xué)研究和機器學(xué)習(xí)提供非常快速的計算能力。量子計算可以在幾秒鐘內(nèi)解決問題，而不像傳統(tǒng)計算機需要好幾天解決類似的問題。量子計算的方法不是使用位來表示0或1，而是使用量子位（qubit）來同時表示0和1。

盡管量子計算速度很快，但是測量量子位是一個挑戰(zhàn)。不過，芬蘭阿爾托（Aalto）大學(xué)的一個團隊最近僅使用很少的能量就測量出了量子位，從而有可能推動該技術(shù)的快速發(fā)展。

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

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

三、網(wǎng)絡(luò)攻擊日漸頻繁和危險

網(wǎng)絡(luò)攻擊一直在不斷，盡管此類攻擊總是帶有不同程度的破壞性，但它們將變得越來越危險。例如，隨著春季疫情的蔓延，世界衛(wèi)生組織（WHO）警告說，他們所受的網(wǎng)絡(luò)攻擊比去年同期增加了五倍。對烏克蘭電網(wǎng)的攻擊導(dǎo)致20萬客戶斷電，這些對日常生活造成了重大破壞，而且這些都不是孤立的事件。

有許多不同類型的惡意病毒軟件。在勒索病毒攻擊中，黑客控制一個系統(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越老練，也越來越貪婪。他們不僅襲擊企業(yè)和政府機構(gòu)，甚至攻擊醫(yī)院。

今年9月，德國一名醫(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，但是她當時所在的杜塞爾多夫（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，但為時已晚。這是此類悲劇的第一次報道，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，此類攻擊可能會變得更加頻繁。為了應(yīng)對這些攻擊，各類組織正在加緊部署網(wǎng)絡(luò)安全工作。預(yù)計到2025年，網(wǎng)絡(luò)安全市場規(guī)模將達到2540億美元。嵌入式安全軟件和硬件正呈指數(shù)式增長。新的硬件設(shè)計越來越多地內(nèi)置安全芯片，英飛凌、Microchip、ST、Micron和華邦等芯片廠商都在開發(fā)和提供這類安全芯片。

網(wǎng)絡(luò)攻擊和反攻之間的對抗將會更加激烈。

四、VR正在成為現(xiàn)實

自從專門用于游戲的3D虛擬現(xiàn)實發(fā)布以來，VR及相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為一個利潤非?？捎^的市場。最初的VR概念已經(jīng)演變?yōu)樵鰪姮F(xiàn)實（AR）、混合或合并現(xiàn)實（MR）和擴展現(xiàn)實（XR），這些技術(shù)已經(jīng)擴展到工業(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)備維修程序之類的指令。MR比AR更進一步，它可讓用戶查看實際場景和其它可能的場景，融合實際圖像和創(chuàng)建的圖像。XR則是終極的應(yīng)用，可以投影出看似真實的物理對象的全息圖像。例如，XR將為遠程會議提供新的維度。與傳統(tǒng)的視頻會議不同，使用XR，對方的圖像將出現(xiàn)在用戶面前，就像正在召開面對面會議一樣。

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。例如，醫(yī)生培訓(xùn)需要許多實際操作體驗，即便不難操作也可能會很昂貴。借助VR，可以為醫(yī)學(xué)實習(xí)生設(shè)置模擬練習(xí)，而不用冒著在真實患者身上犯下嚴重錯誤的風(fēng)險。

投資VR的巨頭包括Microsoft、Google和Intel等。市場觀察家預(yù)計，未來幾個月將出現(xiàn)新的VR創(chuàng)新和機遇。例如，隨著疫情的蔓延，像全息照相這種虛擬會議可能是僅次于面對面（真實）會議的最佳選擇。

五、AI將出現(xiàn)在每個嵌入式設(shè)計中

人工智能及其現(xiàn)實應(yīng)用（機器學(xué)習(xí)）正在蓬勃發(fā)展，隨著時間的推移，預(yù)計會有更多的嵌入式設(shè)計包含AI。當今的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、自動駕駛、電子商務(wù)、制造業(yè)、供應(yīng)鏈、工業(yè)控制、娛樂和銀行等等。

例如，基于AI的系統(tǒng)可以配備攝像機，以確保工人在操作過程中穿戴正確的防護裝備。如今，配備了物聯(lián)網(wǎng)和AI的智能工廠可以通過實時監(jiān)控讓AI避免操作錯誤來提高生產(chǎn)率。從長遠來看，人工智能可以做的會更多。讓我們設(shè)想一個未來工廠的場景，該工廠會使用AI和機器人技術(shù)進行即時組合，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是一家位于臺灣的開源區(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)塊鏈是一種相對較新的電子分類賬解決方案，可確保安全性。當交易待處理時，所有利益相關(guān)者都會得到通知，并且必須都同意交易才能進行。

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）。他們打算提供端到端的AI企業(yè)平臺。Intel已經(jīng)與海德堡大學(xué)計算中心達成協(xié)議，以追趕行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者Nvidia。

與此同時，越來越多的AI硬件正在以合理的價格推出。Nvidia最近宣布了重新打包的GPU模塊，價格僅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源項目。

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競爭。

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

展望未來

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，并且可能永遠被改變。旅行和娛樂業(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。現(xiàn)在，人們在家中就可測量很多生命體征數(shù)據(jù)，并立即將這些數(shù)據(jù)遠程提供給醫(yī)生。

嵌入式技術(shù)將繼續(xù)增長，即使疫情可能會改變增長的路徑。將來，在每個嵌入式設(shè)計中，無線連接、更快的嵌入式處理和計算、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)實以及人工智能將會看到爆炸性的增長。
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