主要行业趋势正在塑造嵌入式设计

嵌入式技术正在不断发展——性能更快、更紧凑、成本更低。一台带有图形处理单元 (GPU) 的超级计算机可以用一只手握住，售价不到 100 美元。它可用于进行人工智能 (AI) 开发和机器学习。自动驾驶汽车控制车辆所需的 AI 模块现在可以安装在汽车中。让我们来看看前五名的趋势。

无线连接正在发生爆炸式增长

根据 Grand View Research 的预测，到 2025 年，物联网的市场规模预计将达到 1 万亿美元。这代表了大量的连接，将改善我们生活的许多领域，包括制造、零售、能源、智慧城市、健康护理、交通等。制造业的工业 4.0 计划可能是第一个受益的。借助物联网连接实现的预防性维护、实时数据监控和报告，智能工厂将事半功倍。

5G时代将把传输速度推到20Gbps； 6G有望更快。随着低功耗广域网 (LPWAN) 以及 NimbeLink、Sequans、MultiTech 、 等供应商的芯片和设备的出现 Elektronik、Digi 和 Telit 、 无线连接的爆炸性增长将继续加速。物联网将无处不在。

速度就是一切

多核处理器性能更好，因为它们可以将单独的内核专用于执行独特的计算任务，例如图形处理。几乎每个人都熟悉 8 核或 16 核处理器。不过，最近英特尔和 AMD 一直在推动 128 核处理器。 IP 公司 Arm 已将基于 5 纳米节点的 192 核处理器的开发列入其路线图，决心超越其他公司。难怪 GPU 领导者英伟达目前正在以 400 亿美元的价格收购 Arm。

每个人都在追求 5G 互联网的超高速（目前证明能够达到 10 Gbps 的下行速度，而 4G LTE 为 0.5 Gbps）。处理器、互联网和系统不仅会变得更快，而且会变得超快。

另外，量子计算的使命是为科学研究和机器学习提供非常快速的计算能力。量子计算可以在几秒钟内解决问题，而不是传统计算机解决类似问题所需的时间。量子计算的方法不是用比特来表示0或1的状态，而是用一个量子比特或qubit同时表示0和1。

虽然量子计算速度很快，但测量量子位是一项挑战。然而，芬兰阿尔托大学的一个团队最近仅使用非常少的能量就能够测量量子位，这可能推动该技术向前发展。

控制量子比特将采取的路线是另一个挑战。但美国麻省理工学院 (MIT) 和纽约城市大学的研究人员报道了基于氮化铝的光子 IC 平台中量子发射器的生成和直接集成。

毫无疑问，量子计算将在提高计算速度方面发挥作用，但量子计算的普及还需要几年的时间。

网络攻击正变得越来越频繁、越来越危险

网络攻击一直在增加，虽然此类攻击一直具有破坏性，但它们正变得越来越危险。例如，随着春季大流行病的蔓延，世界卫生组织警告说，对该组织的网络攻击比一年前增加了五倍。臭名昭著的乌克兰电网袭击导致 200,000 名客户断电，对日常生活造成重大干扰 - 这不是孤立事件。

有许多不同类型的恶意软件。在勒索软件攻击中，黑客会征用一个系统并要求受害者支付赎金，以将控制权交还给合法所有者。勒索软件黑客变得越来越老练和贪婪。他们攻击了企业、政府设施，甚至医院。

9 月，德国一名患者的死亡与网络攻击直接相关。她需要紧急医疗护理，但她被紧急送往医院接受治疗的杜塞尔多夫医院遭到勒索软件攻击，该医院无法提供挽救她生命所需的服务。病人被改道到 20 英里外的医院，但为时已晚。这是此类悲剧的第一次报道，但可能不是最后一次。

随着更多连接的建立和更高的 5G 速度，此类攻击可能会变得更加频繁。为了应对它们，组织正在加紧网络安全工作。预计到 2025 年，网络安全收入将达到 2540 亿美元。嵌入式安全软件和硬件呈指数级增长。新的硬件设计越来越多地采用英飞凌、Microchip、意法半导体、美光、华邦等公司的内置安全芯片。

网络攻击与反击的较量将愈演愈烈。

虚拟现实正在成为现实

自从用于游戏的 3D 虚拟现实的早期开发以来，VR 及其分支已经发展成为一项严肃且有利可图的业务。最初的 VR 概念已经发展到包括增强现实 (AR)、混合或融合现实 (MR) 和扩展现实 (XR)，从而将该技术扩展到一系列工业和商业应用。

AR 是训练的理想选择。用户佩戴透明护目镜，信息叠加在屏幕上。例如，该信息可以是执行设备维修程序的说明。 MR 通过允许用户查看真实情况和其他可能的场景，混合真实和创建的图像，使这一步骤更进一步。最后，XR 是终极应用，它可以投射看起来像真实物理事物的全息图像。例如，XR 将为远程会议带来新的维度；与传统的视频会议不同，XR 会在用户面前显示一个人的图像，就像在举行面对面会议一样。

可以提高生产力的 VR 应用程序涵盖广泛的领域，包括医药、制造、培训和娱乐。例如，一名受训医生需要很多实践经验，如果不难找到，设置起来可能会很昂贵。借助 VR，可以为医学实习生设置模拟进行练习，而不会对真实患者造成严重错误。

微软 HoloLens 混合现实智能眼镜 （图片：微软）

投资 VR 的一级组织包括微软、谷歌和英特尔等。市场观察人士预计，未来几个月将出现新的 VR 创新和机遇。例如，随着大流行的蔓延，全息式虚拟会议可能是与同事面对面（真实）面对面会面的次佳选择。

人工智能将出现在每一个嵌入式设计中

人工智能及其实际应用机器学习正在获得动力，随着时间的推移，更多的嵌入式设计预计将包含这些概念。如今，人工智能几乎用于您能想到的任何领域，包括零售、医疗保健、自动驾驶、电子商务、制造、供应链、工业控制、娱乐、银行等等。

例如，一个基于人工智能的系统可以配备一个摄像机，以确保工人在操作过程中穿着合适的防护装备。今天，配备物联网和人工智能的智能工厂可以通过实时监控操作并让人工智能做出避免操作错误的决策来提高生产力。从长远来看，人工智能可以做得更多。在未来工厂的一个愿景中，该工厂将使用人工智能和机器人技术来即时重组自己，以生产不同的产品。例如，某天生产医疗设备的装配线可能在第二天生产可穿戴智能手表。

人工智能还可以使银行和其他交易更加安全。 Flowchain 是一家位于台湾的开源区块链组织，它提出了一种结合物联网、人工智能和区块链技术的方法，以创建更安全的数据挖掘方法。区块链是一种相对较新的电子账本解决方案，可确保安全。当交易处于待决状态时，所有利益相关者都会收到通知，并且必须同意才能进行。

人工智能领域的合作伙伴关系包括 Nvidia 和 VMware 之间的合作，VMware 是一家帮助工业部门连接到多云的软件公司。合作伙伴打算为 AI 提供端到端的企业平台。英特尔已与海德堡大学计算中心结盟，以期赶上事实上的 领先的英伟达。

与此同时，更多的 AI 硬件正在以更实惠的价格提供。 Nvidia 最近宣布了重新包装的 GPU 模块，标价为 59 美元，打算向公众提供。紧凑型模块提供多种I/O接口，包括USB、HDMI和千兆以太网，并支持基于该模块的开源项目。

Nvidia 的 Jetson Nano 2GB （图片：英伟达）

AI初创公司Hailo最近推出了一款基于自家Hailo-8芯片的AI加速模块，与谷歌和英特尔展开竞争。

人工智能的用途仅限于一个人的想象力。随着人工智能硬件价格的下降，嵌入式设计有望增加人工智能能力。

L 展望未来

大流行迫使我们以不同的方式看待一切。一些行业已经被颠覆，可能会永远改变。旅游和娱乐行业的企业一直在努力重塑自我，一些企业被迫永久关闭。但是出现了远程医疗热潮，部分原因是新的医疗设备将医生和患者在线连接起来。现在可以在家中测量更多生命体征，并将数据远程提供给医生。

嵌入式技术将继续增长，即使大流行可能已经改变了这种扩张的途径。展望未来，无线连接、更快的嵌入式处理和计算、更多的网络攻击和反击解决方案、更复杂的虚拟现实以及每个嵌入式设计中的人工智能都有望看到更多的爆炸性增长。

>> 本文最初发表于我们的姊妹网站 EE Times Europe。