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        展望2019丨人工智能熱潮下,物聯網與嵌入式系統如何發展? 時間:2019-02-22      來源:華清遠見

        人工智能和邊緣計算

        過去的2018年,人工智能(AI)無疑是電子信息行業最熱門的話題和關注點。數據對于人工智能的重要性不言而喻了,因此若要使AI引擎變得更聰明、更強大,需要的是持續的數據流入,AI可以處理和從中學習的數據越多,其預測的準確率也會越高,物聯網(IoT)就是AI非常好的管道和數據來源。2019年AI熱還將會繼續持續,AI、IoT 將越來越多呈現“一體化”趨勢,“人工智能”逐漸向“應用智能”發展,物聯網也將會向“智聯網”發展。

        人工智能延展到物聯網,就產生了邊緣計算,凡有實時性、低功耗和安全隱私要求的物聯網應用,均會有邊緣計算的需求。需要指出的是,邊緣計算設備一般會安裝在系統傳感和執行端,多數邊緣計算設備是嵌入式系統。從物聯網系統角度看,邊緣計算設備是整個物聯網系統一個組成部分,不能單獨存在,需要云計算和人工智能技術的支撐和服務。邊緣計算技術的研究和產品開發目前處在初期階段,云計算、通信設備和嵌入式企業非常關注, 物聯網的高速發展是邊緣計算興起的最大推手。物聯網發展大致分成兩個時期,第一個時期是從互聯走向智能,第二個時期從智能走向自治,目前大多數物聯網項目還是第一個時期,進入第二個時期,邊緣計算將發揮重要作用,2019年邊緣計算將迎來快速發展的一年,人工智能向邊緣和終端側延展,嵌入式人工智能時代將要來到,AI芯片是未來發展熱點。

        5G和NB-IoT

        進入2019年5G的腳步越來越近,最近新聞里面不斷出現的華為和5G,也讓百姓感覺到5G將要來到。5G不僅能讓沒有電視和光纖電纜的偏遠地區可以看到高清電視,5G的高帶寬、低延時和高穩定的特性,為汽車自動駕駛和高清 AR/VR 的應用真正奠定了基礎,有了5G網絡具有劃時代意義的人工智能應用才可能落地。在過去2018年,移動通信技術發展的另外一個分支-窄帶物聯網成為萬物互聯網絡的一個重要分支。 

        窄帶物聯網中的NB-IoT構建于蜂窩網絡, 只消耗大約180KHz的帶寬,正常運行功耗小于20mA, 僅為2G的1/10, 終端模塊的待機時間可長達10年,模組批量的價格降至20元。從2G到4G,移動通信網絡都只是為了連接“ 人” 而生。 但隨著萬物互聯時代的到來, 5G移動通信網絡需面向連接“ 物” 而演進。華為預測2018年NB-IoT連接數達到5000萬以上,2019年有望達到2億以上。同時阿里云IoT獲得Semtech國內首個LoRa IP授權, 2019年將是窄帶物聯網市場的上量一年。

        RISC-V和MCU

        RISC-V 開放指令集和開源芯片為ARM一統的處理器架構世界帶來了一縷春風,其傳播的速度非常兇猛,高校拿RISC-V做教學,科技巨頭紛紛宣布支持RISC-V,并且涌現一批初創的科技公司。目前RISC-V 技術還在發展,各家芯片平臺在開發和完善之中,應用將會逐步展開和落地。千里之行始于足下,芯片、開發板、調試器、軟件、培訓、社區和圖書,這些都是RISC-V應用不可缺少的生態環境。

        正如中國集成電路老前輩、許居衍院士指出:RISC-V當前最適合用于IoT之類的“看不見的計算”中,現在看來RISC-V要形成生態,希望很可能在中國?梢灶A見,物聯網和嵌入式應用一定是RISC-V最先落地點,2019年將是RISC-V 成長的一年。

        根據IC insight 2018年市場研究,IoT市場發展迅速,2017-2022年復合增長率接近15%,2018年新增IoT入網設備超過20億,到2022年將達到40億, IoT 設備中的MCU 2018年大約有18億顆,2017-2022年復合年均增長率達到17% ,數量接近35億顆。32位MCU 正在IoT 設備和應用中發揮核心的技術作用,比如運算處理、安全、聯網、感知和控制,以及傳統的電機控制和電源管理都離不開MCU。

        展望未來,IoT 和AI 應用對MCU 提出更高的要求:更高的處理能力,更多的安全組件,多種連接能力和更低功耗 , IoT 應用日益復雜,MCU的操作系統從簡單任務調度發展為IoT OS平臺,軟件復雜度大幅增加,平臺級軟件及工具需求旺盛。決勝未來,MCU 生態建設已經成為新的制高點,云計算公司進入MCU和嵌入式系統生態圈,MCU企業與算法公司、軟件公司和高校的合作越來越多。

        IoT OS與物聯網安全

        過去的2018年隨著 IoT 成為重要風口,眾多國內外科技巨頭以及中小企業都開展了在 IoT 方面的布局,阿里云稱IoT 是其第五賽道,以阿里云為支撐,在端側有AliOS Things,在其上阿里有物聯網市場和一站式開發平臺,再上面就是包括消費和行業應用。 華為布局AIoT, 推出HiLink標準協議。在端側華為有Huawei LiteOS,端云結合是通過OceanConnect,它是華為云推出的IoT聯接管理平臺,行業應用上,華為重點在NB-IoT的推廣。

        亞馬遜推出Amazon FreeRTOS ,借助嵌入式系統最具影響力的RTOS- FreeRTOS, 亞馬遜擴展其在物聯網系統中的市場地位,借助AWS IoT 云和邊緣計算Greengrass 技術,為開發者提供一站式解決方案。微軟在物聯網設備端布置Azure Sphere OS,可以運行在MCU上,邊緣側微軟有Azure IoT Edge,可以運行在Linix 和windows 系統,在云端微軟有Auzre IoT stack 負責對IoT設備進行安全管理和維護。 

        ARM mbed OS 是最早推出的IoT OS ,在行業具有標桿作用,2018年ARM 推出Arm Pelion IoT Platform,提供端-端IoT 安全解決方案,據悉Pelion計劃在2019年在中國落地。

        總結

        國際國內多方面因素,決定了2019年的世界和中國經濟頗為嚴峻,但科技的創新與發展的腳步一點沒有放緩。作為支撐人工智能、物聯網和5G 發展,作為連接芯片與應用粘結劑的嵌入式技術也將迎來新的機遇。我們已經習以為常的性能擴展速度現在已經難以為繼。過去,性能每隔18個月翻一番。單一CPU性能提升每年僅有3%、20年才能翻一番。人們已經從關注單CPU轉向了多核和異構計算,其中異構指CPU+GPU/DSP/FPGA/ASIC,未來最大的關注點將集中在嵌入式人工智能的AI芯片上。

        長期以來開源軟件為電子信息產業做出巨大的貢獻,今天以RISC-V為代表的開放指令集和開源硬件也將深刻影響產業發展,未來最大的關注點將是IoT芯片,這些都跟“嵌入式”技術密切相關。

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