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AIoT物聯網人工智慧 翻轉嵌入式系統創新

連上網路的車輛,如同智慧型手機一般,功能從原本最原始的交通運輸,一變而為結合通訊、娛樂與生活的行動總部。

近年來,隨著科技進步,物聯網快速發展,嵌入式技術益趨普及,應用產品不斷滲透到人們的日常生活中,從隨身攜帶的手機、平板電腦,到家中的智慧電視、智慧冰箱、機上盒,還有工業生產、汽車電子、機器人等,無處不用到嵌入式技術。值得注意的是,嵌入式系統只會愈來愈熱門,人工智慧(AI)與物聯網仍會是嵌入式架構未來幾年的主要方向,台灣廠商應抓緊趨勢投入創新研發。

談到嵌入式系統的應用,便利商店的店到店配送服務就是一個最好的例子。當消費者在A店利用POS機,指定店到店配送物品到B店的朋友,從POS機列印出來的單據,就直接在收銀機讀取條碼後,登記進入便利商店物流配送的伺服器中;物流公司在A店收貨,經由手持裝置點交後,由物流車載至配送中心;物流中心的電腦確認物品送至B店的路線,指定運送的物流車,再由物流車送至B店,B店以收銀機讀取條碼點收後,物流伺服器會發出一通簡訊到消費者及其朋友的手機上,通知朋友到B店領取。這一系列過程都是在嵌入式基礎上完成的。

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將人工智慧技術導入至工具機及機械手臂中,讓智慧工廠的發展達到新的里程碑。

嵌入式系統傾向智慧化

嵌入式系統因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優點,對各行各業的技術改造、產品更新升級、加速自動化進程、提高生產效率等方面帶來重要的助益作用。

目前嵌入式產品走向微型化、低功耗、高性能,無人機、智慧音響、機器人、智慧家庭、自駕車、機器人等等,全部都是朝著智慧方向發展。在通訊、網路、工控、醫療、汽車等領域,嵌入式系統愈來愈重要,勢必興起下一波技術革新浪潮。

人工智慧(AI)結合物聯網(IoT)的智慧物聯(AIoT)近年大舉襲來,這四個字母成了科技界的當紅關鍵字。人工智慧與物聯網是近兩年嵌入式領域的重要趨勢,而業界多認為這兩者將會快速整合。在AIoT時代,裝置內部的元件功能更細微、智慧化,外部的系統整合則必須更多元複雜,如此才能設計出最佳化嵌入式系統,以因應新世代的市場需求。

物聯網與嵌入式密不可分

雖然物聯網擁有感測器、無線網絡、射頻識別,但物聯網系統的控制操作、數據處理操作,都是通過嵌入式技術去實現。物聯網透過嵌入式系統的硬體元件與軟體應用程式,來控制各式各樣的事物,可能是冰箱、監控攝影機、或者有線機上盒等家電產品;可能是生產線輸送帶和製造設備等工業環境設備系統;或者交通號誌、智慧型電表等智慧城市。只要是能透過雲端啟動的任何裝置,都可能成為物聯網整體應用上的一個重要環節。

研調機構顧能(Gartner)預測2019年全球連網物件數量將達142億,並在2021年將達到250億,因此將產生極大量的數據。Gartner副總裁Nick Jones表示:「數據是物聯網的動力,而企業從數據當中發掘有意義的資訊,將左右企業長期的成就。未來人工智慧將被用來處理各式各樣的物聯網數據,包括影片、靜態影像、語音、網路流量以及感測器資料。」

人工智慧,聰明運算

除了物聯網之外,人工智慧也會是未來嵌入式系統的重要發展。人工智慧對於我們的日常生活、產業發展預期在未來幾十年中,將帶來深遠的影響。過去嵌入式物聯網產業的運作模式是透過嵌入式裝置收集資料、並以物聯網傳輸資料,利用雲端人工智慧分析大數據。未來加入人工智慧以後,嵌入式物聯網運作模式會轉變,裝置運算能力提升、運算由雲端移至霧端及邊緣端,運算架構隨之改變,轉變為CPU加上GPU,或者是CPU、USB及FPGA組合,由多台嵌入式電腦配合FPGA以節省能源。

說到AIoT,就不能不提到機器人。嵌入式控制器越來越微型化、功能化,微型機器人、特種機器人等也獲得更大的發展機會,無論從控制系統的結構還是機器人的智慧程度方面都有所改進。

自駕車為嵌入式應用新商機

車聯網及先進駕駛輔助系統(ADAS)等主動安全駕駛技術趨於成熟,自駕車成為汽車產業下一個明日之星。繼電動車大廠特斯拉(Tesla)及處理器大廠輝達(NVIDIA)合作搶進自駕車市場後,半導體龍頭英特爾亦將與德國車廠BMW、以色列自駕系統開發大廠Mobileye結盟投入自駕車研發。

英特爾近年來積極搶進汽車電子嵌入式系統市場,旗下公司Mobileye總裁暨執行長Amnon Shashua在2019年美國消費性電子展(CES)中說明英特爾在自駕車的最新策略,將運用自駕車科技改善當今道路安全。英特爾打造自駕車嵌入式技術及生態系統,持續加快自駕車的技術推進。在上述趨勢下,預計將有助於推動全球汽車嵌入式系統市場成長,根據研究機構MarketsAndMarkets預估,全球汽車嵌入式系統市場2017到2022年的年複合成長率(CAGR)預計為6.87%,到了2022年市場規模上看384.7億美元。

工業4.0是近年來熱門的話題,從網路時代到物聯網興起,工業4.0強調自動化與生產線聯網功能,它的核心意義是智慧製造,透過嵌入式的處理器、儲存器、感測器和通訊模組,把設備、產品、材料、軟體連在一起,使產品和不同的生產設備互聯互通。

儘管嵌入式系統的存在與運用於工業生產環境已久,然而現在與過往最大的不同,在於應用方式愈趨複雜多元化,使得嵌入式系統與其他系統整合的需求增加,而且要求體積更小、成本更低,穩定性又要高。

未來的智慧工廠在每個環節中的設備都具備獨立自主能力,進入自動化完成生產線操作,設備能互相溝通、即時監控、排除問題,讓生產流程更彈性以因應客戶多層面的需求,且將更仰賴邊緣運算、人工智慧和數據分析。

隨著近年智慧硬體大舉出現,讓人們逐漸改變了過去對嵌入式系統應用的認識,無人機、自駕車、穿戴式裝置、智慧家庭、智慧城市等相關產業技術產品的創新應用及需求不斷湧現,嵌入式系統應用技術只會益趨加深和廣泛。

2019嵌入式技術論壇即將於4/17(三)假台北萬豪酒店盛大舉辦,邀集AMD、聯發科、TI、研華、宜鼎、Vicor等大廠連袂發表最新技術趨勢,內容包含AI雲端邊緣運算、AIoT、5G、48V電源等相關進展,歡迎報名以保留入場席位:https://www.digitimes.com.tw/seminar/DForum_20190417/

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