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作者：賽靈思雜志發(fā)行人 Mike Santarini mike.santarini@xilinx.com 賽靈思的客戶們正在引領(lǐng)當(dāng)今主要新興市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。賽靈思通過可以提供軟件智能和硬件優(yōu)化的 All Programmable 技術(shù)推動(dòng)著這一發(fā)展。 自托馬斯愛迪生打開開關(guān)啟亮第一盞電燈以來，電子行業(yè)創(chuàng)新的步伐就從未停止過。我們現(xiàn)在享受著如此眾多塑造了我們?nèi)粘Ｉ畹淖吭诫娮觿?chuàng)新,所以當(dāng)一個(gè)真正里程碑事件在電子領(lǐng)域發(fā)生的那一刻，我們很容易熟視無睹。今天， 我們正快速接近這些里程碑中的其中一個(gè)。 六大重要的新興市場(chǎng)——視頻/視覺、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)/無人駕駛、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G 無線、軟件定義網(wǎng)絡(luò) (SDN)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 (NFV) 和云計(jì)算，將迅速融合為一個(gè)全方位互聯(lián)的萬網(wǎng)之網(wǎng),并將為我們所賴以生存的整個(gè)世界帶來深遠(yuǎn)的影響。這種智能系統(tǒng)的融合將讓我們的生活更加豐富多彩：我們將使用智能工廠制造的智能產(chǎn)品，在智能城市的街道上乘坐安全駕駛的智能汽車。而這一切都通過在云端部署業(yè)務(wù)的智能有線和無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在一起。 賽靈思公司多樣且精明的客戶們正在運(yùn)用賽靈思 All Programmable 器件和軟件定義解決方案，將這些新的市場(chǎng)以及市場(chǎng)與市場(chǎng)之間的融合變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。 讓我們逐個(gè)審視一下這些新興市場(chǎng)，并看一看它們?nèi)绾稳跒橐惑w豐富我們的生活。最后我們將深入探討客戶如何才能借助賽靈思器件和軟件定義解決方案在這些新興市場(chǎng)中打造更智能的、互聯(lián)互通的、差異化的系統(tǒng)，從而為我們大家塑造一個(gè)輝煌的未來（圖 1)。 一切始于視覺 在當(dāng)今社會(huì), 視覺系統(tǒng)無所不在。您可以在越來越多的電子系統(tǒng)中看到有視頻功能的攝像頭，從最便宜的移動(dòng)電話到最先進(jìn)的外科手術(shù)機(jī)器人，再到軍用和商用無人機(jī)和探索宇宙的無人駕駛飛船,無所不有。輔助性通信和存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施近乎一致地迅速轉(zhuǎn)移重點(diǎn)，從傳輸音頻和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為快速的視頻傳輸。 就在三十年前，以今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，視覺/視頻系統(tǒng)還非常地原始。例如當(dāng)年最精密的監(jiān)控安保系統(tǒng)，主要由通過同軸電纜連接到顯示屏的分辨率很低的視頻攝像頭構(gòu)成。然后由一個(gè)保安或值勤人員認(rèn)真（或不那么認(rèn)真地）地監(jiān)視。這個(gè)攝像頭可能會(huì)（或者不會(huì)）連接到一個(gè)錄制設(shè)備，而這個(gè)錄制設(shè)備僅僅可以錄制有限的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)攝像頭所捕獲到的圖像。 相比而言，如今最先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)具有高度的智能化。它們用戶有最先進(jìn)的處理功能支持，融合多種傳感器單元，包括攝像頭、熱傳感、夜視和雷達(dá)等。這些融合的傳感器能夠在各種天氣條件下近乎實(shí)時(shí)地自動(dòng)識(shí)別面部和目標(biāo) ，發(fā)現(xiàn)并跟蹤異常或可疑行為，乃至識(shí)別和跟蹤個(gè)人。這類監(jiān)控系統(tǒng)中的每個(gè)單元都能自動(dòng)捕獲可視甚至熱圖像，通過圖像校正算法計(jì)算強(qiáng)化圖像，甚至可以在本地處理，即刻分析視野內(nèi)的一切事物。 此外，這些單獨(dú)的單元還可以通過有線或無線方式聯(lián)網(wǎng)到大型機(jī)系統(tǒng)，讓監(jiān)控系統(tǒng)的所有點(diǎn)一致地工作，在系統(tǒng)視野內(nèi)持續(xù)跟蹤個(gè)人，同時(shí)持續(xù)記錄他們的行動(dòng)并在發(fā)現(xiàn)可疑行為時(shí)提醒警衛(wèi)、屋主或警方。 大型機(jī)系統(tǒng)還可以采集元數(shù)據(jù)，供一體化安全中心后續(xù)存儲(chǔ)、分析和交叉引用。企業(yè)還可以將用自己的監(jiān)控技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)用于安保目的之外。例如零售商可以使用元數(shù)據(jù)分析客戶的瀏覽和購買行為，更好的為自己的客戶服務(wù)。他們還可以把采集的元數(shù)據(jù)許可給附屬公司及產(chǎn)品廠商，以改善產(chǎn)品營銷和銷售情況。 根據(jù)《賽靈思中國通訊》第48期封面報(bào)道的深度探討，智能視覺/視頻技術(shù)正在普及，被越來越多的應(yīng)用所采用。 汽車產(chǎn)業(yè)的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 就是應(yīng)用之一。這個(gè)領(lǐng)域憑借視覺處理不斷發(fā)展，有望實(shí)現(xiàn)無人駕駛車輛。先進(jìn)視覺技術(shù)還在智能工廠、智能醫(yī)療設(shè)備、交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施乃至智能城市中得到進(jìn)一步運(yùn)用。這些都是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 市場(chǎng)的新興領(lǐng)域。 ADAS 邁向無人駕駛車輛 如果您擁有或者乘坐過過去十年內(nèi)制造的汽車，很有可能您已經(jīng)體會(huì)到高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)技術(shù)的價(jià)值。事實(shí)上如果不是 ADAS 有如此迅速的發(fā)展，可能您不會(huì)在這里閱讀這篇文章。ADAS 的目的是提升駕駛員對(duì)周邊環(huán)境的感知能力，提高駕駛水平和安全性。 最早的 ADAS 技術(shù)之一要數(shù)后視告警。最初的后視告警技術(shù)使用連接到汽車中央電子控制單元 (ECU) 的雷達(dá)傳感器。當(dāng)駕駛員倒車的時(shí)候，如果傳感器檢測(cè)到車后有物體，就會(huì)發(fā)出警示。自那時(shí)起，汽車行業(yè)把雷達(dá)傳感器與后視攝像頭融合在一起并改進(jìn)算法以拓寬傳感器的視野，讓這項(xiàng)技術(shù)有了長足發(fā)展。現(xiàn)在這些后視傳感器系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地跟蹤傳感器陣列視野范圍內(nèi)的對(duì)象，發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)狀況。在極高端的車輛中，這些傳感器系統(tǒng)被融合在一起并連接到車輛的中央控制單元，在駕駛?cè)朔稚竦臅r(shí)候能自動(dòng)制動(dòng)車輛。 從簡單而有效的后視攝像頭起步，汽車制造商現(xiàn)為 ADAS 系統(tǒng)提供了 360 度全景環(huán)視甚至內(nèi)視功能。圖 2 所示的是當(dāng)今汽車上采用的眾多 ADAS 系統(tǒng)類型，展現(xiàn)了高級(jí)處理算法和專用算法如何讓少量相對(duì)廉價(jià)的傳感器能夠執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)。 實(shí)踐證明,ADAS 系統(tǒng)非常成功，而且極為可靠，因此這個(gè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)就是邁出大膽的下一步，把從ADAS技術(shù)學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)延伸用于車輛間通信 (V2V)、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施通信 (V2I)、半無人駕駛和最終的無人駕駛，讓駕駛員只輔助車輛駕駛。當(dāng)這些技術(shù)到位后，可以肯定交通事故會(huì)進(jìn)一步減少。此外車輛還能在公路上有序排列，提高交通運(yùn)輸?shù)男剩瑥亩档腿剂舷摹＿@樣相應(yīng)地還可能減少化石燃料造成的污染。 目前 OEM 廠商正在積極的開發(fā)甚至開始公布自己在無人駕駛車輛方面的進(jìn)展。例如戴姆勒公司的子公司弗萊特萊納 (Freightliner) 已經(jīng)得到內(nèi)華達(dá)州的許可，準(zhǔn)備運(yùn)營自己的自動(dòng)駕駛 Inspiration 超級(jí)卡車。此外梅賽德斯奔馳、谷歌、奧迪和特斯拉也屬于正在積極把無人駕駛車輛推向大眾化市場(chǎng)的眾多企業(yè)之列。這確實(shí)是一場(chǎng)較量。而且風(fēng)險(xiǎn)很高。 工廠 4.0 (Factory 4.0) 的信息物理系統(tǒng)有望產(chǎn)生重大影響，把各種不同水平的人工智能帶給已經(jīng)智能化的系統(tǒng)，讓工廠設(shè)備具備自動(dòng)修正和自愈能力并自動(dòng)運(yùn)行。工廠生產(chǎn)線上的機(jī)器人將能夠檢測(cè)自己是否運(yùn)行在最佳狀態(tài)下。 對(duì)推出全無人駕駛車輛來說，挑戰(zhàn)在于需確保車輛知曉自己的位置和周邊環(huán)境。車輛必須能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)每秒道路條件變化做出相應(yīng)動(dòng)作，確保車輛內(nèi)及周邊的安全。鑒于道路上的車輛并非都是無人駕駛，如何做到這點(diǎn)是一個(gè)行業(yè)和政府正在爭(zhēng)議的問題。答案無疑在于車輛間的智能通信安全標(biāo)準(zhǔn)，以及車輛和市政基礎(chǔ)設(shè)施之間的更具前瞻性的通信安全標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新興領(lǐng)域的發(fā)展將有助于創(chuàng)建這樣的基礎(chǔ)設(shè)施。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)催生第四次工業(yè)革命 “物聯(lián)網(wǎng)”一詞在過去 20 年里贏得了太多炒作和轟動(dòng)效應(yīng)。數(shù)量如此之大，以致于對(duì)許多人來說，“IoT”在腦海里浮現(xiàn)的圖像就是智能冰箱通知用戶，牛奶不夠喝了。然后可穿戴設(shè)備在接收到冰箱發(fā)出的“牛奶不足”通知的同時(shí)，還能顯示文本，跟蹤用戶心率和報(bào)時(shí)。這些都是值得擁有的便利技術(shù)。 但越來越多的人對(duì) IoT 的意義有更深廣的理解。過去兩年里行業(yè)已將 IoT 劃分為兩大板塊：一種是屬于消費(fèi)類 IoT 便利技術(shù)（例如漂亮的可穿戴設(shè)備和智能冰箱），另一種是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)，一個(gè)解決和實(shí)現(xiàn)真正重大的實(shí)質(zhì)性社會(huì)進(jìn)步的新興市場(chǎng)機(jī)遇。 在德國,IIoT 的制造領(lǐng)域被視為關(guān)鍵市場(chǎng)，政府正在積極促進(jìn) IIoT 的發(fā)展。在名為 Industry 4.0 的德國政府戰(zhàn)略推動(dòng)下，企業(yè)正在結(jié)合處理技術(shù)、傳感器融合技術(shù)和連接技術(shù)，開創(chuàng)用于信息-物理系統(tǒng) (CPS) 的機(jī)器智能，供工廠、醫(yī)院和市政基礎(chǔ)設(shè)施使用。這將引發(fā)第四次工業(yè)革命（圖 3）。僅德國企業(yè)預(yù)期每年在 CPS 設(shè)備更新上投入 440 億美元，而以制造業(yè)為主的中國、臺(tái)灣和印度，也需要跟進(jìn)才能保持競(jìng)爭(zhēng)力。 CPS 設(shè)計(jì)采用的智能架構(gòu)配備與 ADAS 使用的類似的融合傳感器。目前最先進(jìn)工廠中使用的基于融合傳感器的智能控制單元能在產(chǎn)品穿過裝配線時(shí)迅速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中的瑕疵，并清除故障產(chǎn)品。工廠還可以使用智能控制系統(tǒng)創(chuàng)建虛擬圍護(hù)，避免工作人員進(jìn)入不安全區(qū)域。企業(yè)已讓這些傳感器與工廠中的機(jī)械設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，在工作人員過于靠近設(shè)備的危險(xiǎn)部件時(shí)，能立即關(guān)閉機(jī)械設(shè)備。 目前智能傳感器系統(tǒng)也能監(jiān)測(cè)工廠電機(jī)和部件的磨損情況。傳感器與工廠的控制中心和企業(yè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，有助于企業(yè)執(zhí)行和適時(shí)理想地調(diào)度設(shè)備維護(hù)和預(yù)先訂購需要更換的部件。企業(yè)還可以調(diào)度工廠的停運(yùn)時(shí)間，一次性完成多次維修，以提升工廠效率和生產(chǎn)力，最終最大限度地提高盈利能力。 不過Factory 4.0的信息-物理系統(tǒng)的能力還不止于此。它能將各種不同水平的人工智能帶給已經(jīng)智能化的系統(tǒng)，讓工廠設(shè)備具備自動(dòng)修正和自愈能力，且能夠自動(dòng)運(yùn)行。例如工廠生產(chǎn)線上的機(jī)器人將能夠檢測(cè)自己是否運(yùn)行在最佳狀態(tài)下。機(jī)器人將運(yùn)行自我診斷，判斷部件是否有磨損，甚至還可以重啟或調(diào)整自己的電機(jī)性能，以延遲系統(tǒng)失效。該信息可以聯(lián)網(wǎng)到工廠的大型機(jī)系統(tǒng)，以便訂購新的部件，同時(shí)加快其他機(jī)器人的工作速度，讓工廠的總體效率保持不變。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)還包括與智能工廠具有相同的任意連接概念的智能電網(wǎng)和智能交通運(yùn)輸，但其規(guī)模更大，把自動(dòng)化和互聯(lián)互通擴(kuò)展到了電網(wǎng)/飛機(jī)、列車、汽車和船運(yùn)。以特大企業(yè)通用電氣為例，其正在將智能化和聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)推廣到它服務(wù)的眾多行業(yè)，包括電網(wǎng)、交通運(yùn)輸、石油天然氣、礦業(yè)和水務(wù)系統(tǒng)。例如在鐵路交通運(yùn)輸中，通用電氣正在運(yùn)用智能技術(shù)改造自己的機(jī)車以防范事故，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)磨損情況以開展更準(zhǔn)確、更有預(yù)防性和預(yù)測(cè)性的維護(hù)。同時(shí)通用電氣也正在積極開發(fā)能與自己的機(jī)車聯(lián)網(wǎng)的智能鐵路基礎(chǔ)設(shè)施。這樣便于鐵路運(yùn)營方高效率地運(yùn)行自己的線路，相應(yīng)地調(diào)度維護(hù)工作，以提高客貨運(yùn)輸效率，再次最大限度地提高運(yùn)營方的盈利能力。 各種類型的這些智能基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)現(xiàn)在正在集成到被稱為智能城市的 IIoT 細(xì)分市場(chǎng)上，預(yù)計(jì)到2020 年這一更為龐大的產(chǎn)業(yè)全球市值將達(dá)到 4,000 億美元。在本期一篇投稿中您將了解到，從英國布里斯托目前正在開展的一個(gè)項(xiàng)目中可以一瞥未來城市面貌。這個(gè)項(xiàng)目正在把城市環(huán)衛(wèi)和維護(hù)、交通和電網(wǎng)管理、應(yīng)急服務(wù)與企業(yè)及個(gè)人通信整合在一起，以創(chuàng)建真正聯(lián)網(wǎng)的智能化城市。為此這個(gè)“開發(fā)的布里斯托”項(xiàng)目正在大力運(yùn)用最新開放式安全網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌屜Ｍ麨橹悄艹鞘虚_發(fā)解決方案的企業(yè)把自己的網(wǎng)絡(luò)連接到項(xiàng)目的主網(wǎng)絡(luò)上。漢堡、芝加哥和東京等眾多其他城市也正在積極發(fā)展智能城市。 隨著網(wǎng)絡(luò)流量在未來數(shù)年呈指數(shù)級(jí)增長，有線通信領(lǐng)域興起的軟件定義網(wǎng)絡(luò) (SDN) 和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 (NFV) 趨勢(shì)，加上 5G 無線技術(shù)的問世展，將成為大規(guī)模電子系統(tǒng)融合時(shí)代實(shí)現(xiàn)智能城市及其它工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。 任意連接 為滿足對(duì)更優(yōu)質(zhì)更經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男枨螅?jīng)濟(jì)高效地應(yīng)對(duì)線上商務(wù)與娛樂和眾多新興 IIoT 應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長，通信行業(yè)正著力于兩種相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌很浖x網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)格功能虛擬化。 傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)以相當(dāng)死板的專有硬件為基礎(chǔ)，可編程性和多用性有限。SDN 試圖通過讓決定數(shù)據(jù)發(fā)送目的地的頂層控制層功能與路由器和交換機(jī)等底層數(shù)據(jù)層功能（即實(shí)際轉(zhuǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)到選定目的地的設(shè)備）去耦來提升網(wǎng)絡(luò)管理靈活性。在控制層和數(shù)據(jù)層間插入軟件可編程抽象層，操作人員得以在軟件中配置新應(yīng)用，優(yōu)先考慮和優(yōu)化數(shù)據(jù)在控制層中的交付目的地，且在能根據(jù)不斷變化的服務(wù)需求縮放的現(xiàn)有專有硬件上交付數(shù)據(jù)（或是通過廠商無關(guān)硬件利用添加的 NFV 實(shí)現(xiàn)）。 NFV 方法讓企業(yè)能進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)層功能。通過在軟件中虛擬化原本極為昂貴專用硬件（路由器和交換機(jī)）的功能，NFV 讓在較廉價(jià)且較為通用的硬件上（個(gè)人計(jì)算機(jī)和商業(yè)數(shù)據(jù)中心）運(yùn)行軟件衍生的虛擬化功能成為可能。NFV 讓網(wǎng)絡(luò)硬件資源能低成本擴(kuò)展，同時(shí)在加入 SDN 后，能隨世界各地的流量負(fù)荷增減按需縮放。 在無線通信前沿，5G 有望達(dá)到新的數(shù)據(jù)率水平，不僅為手機(jī)用戶帶來更快的數(shù)據(jù)下載和視頻流，還能提供更高帶寬，促進(jìn) IIoT 和智能城市應(yīng)用的融合。預(yù)計(jì)到 2020 年無線行業(yè)的無線網(wǎng)絡(luò)將連接世界各地 500 多億臺(tái)設(shè)備。在相對(duì)于 4G 的眾多優(yōu)勢(shì)中，5G 有望將最終用戶數(shù)據(jù)率提升 10 至 100 倍，同時(shí)降低下載時(shí)延達(dá) 5 倍。此外帶寬增長還能夠讓更多個(gè)人和企業(yè)用上云服務(wù)和云存儲(chǔ)。更多企業(yè)將能夠創(chuàng)建覆蓋世界各地新客戶的虛擬存儲(chǔ)，同時(shí)消費(fèi)者也能夠隨時(shí)隨地存儲(chǔ)和訪問數(shù)據(jù)。 相應(yīng)地，支持云業(yè)務(wù)和存儲(chǔ)需求的數(shù)據(jù)中心也需要大規(guī)模擴(kuò)展，以容納 5G 無線網(wǎng)絡(luò)和 SDN/NFV無線拓?fù)鋷淼捏@人流量。當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心正在努力滿足流量需求，但它們的功耗也在呈指數(shù)級(jí)攀升。數(shù)據(jù)中心目前消耗的電力占世界總電量的 3%，同時(shí)排放 20 億噸二氧化碳。如此巨大的耗電量讓數(shù)據(jù)中心每年支付的電費(fèi)超過 600 億美元。鑒于數(shù)據(jù)中心流量預(yù)計(jì)到 2017 年年增長 7.7ZB，難怪?jǐn)?shù)據(jù)中心運(yùn)維人員會(huì)尋求的新的硬件架構(gòu)，在控制功耗上漲的情況下提升性能。 無處不在的安全 隨著來自所有這些新興智能市場(chǎng)的系統(tǒng)走向融合，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模互聯(lián)和功能交織，對(duì)于不法分子會(huì)有更多切入點(diǎn)，從而給更多基礎(chǔ)設(shè)施和個(gè)人帶來更大傷害和不利影響。正在積極把這些融合智能技術(shù)推向市場(chǎng)的企業(yè)意識(shí)到確保他們產(chǎn)品中所有接入點(diǎn)的安全性的嚴(yán)肅性。黑客使用價(jià)值 100 美元的消費(fèi)類 IoT 設(shè)備攻破智能核反應(yīng)堆的后門是一個(gè)嚴(yán)重的問題。因此融合網(wǎng)絡(luò)中所有接入點(diǎn)的安全性將成為最優(yōu)先考慮的問題，即便是對(duì)過去看似不要求安全的系統(tǒng)也是如此。 賽靈思銳意推動(dòng)客戶創(chuàng)新 在過去三十年里，賽靈思的客戶已成為所有這些市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者和關(guān)鍵創(chuàng)新者。在每一代視覺/視頻、ADAS、工業(yè)以及有線和無線通信細(xì)分市場(chǎng)上賽靈思扮演者越來越重要的角色，如今賽靈思客戶將賽靈思 All Programmable FPGA、SoC 和 3D IC 放在他們正在為這些新興細(xì)分市場(chǎng)開發(fā)的更智能技術(shù)的核心位置。 預(yù)計(jì)到 2020 年,無線行業(yè)的無線網(wǎng)絡(luò)將連接世界各地 500 多億臺(tái)設(shè)備。在相對(duì)于 4G 的眾多優(yōu)勢(shì)中，5G 有望將最終數(shù)據(jù)率提升 10 至 100 倍，同時(shí)降低下載時(shí)延達(dá) 5 倍。 賽靈思的更智能視覺/視頻方案 憑借其在空間探索、軍用航空和安全系統(tǒng)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，賽靈思長期以來一直運(yùn)用先進(jìn)的視覺視頻平臺(tái)以及 IP 和方法為該市場(chǎng)服務(wù)，幫助客戶打造智能視頻/視覺系統(tǒng)。 客戶正在自己的視覺平臺(tái)中使用賽靈思 All Programmable FPGA 和 SoC 開展實(shí)時(shí)分析，開發(fā)具有高速對(duì)象檢測(cè)/識(shí)別功能的 ADAS 系統(tǒng)、幫助外科醫(yī)生以高精確度引導(dǎo)機(jī)器人裝置的、擁有近乎實(shí)時(shí)敵友識(shí)別與跟蹤能力的無人機(jī)和偵察系統(tǒng)。 即將推出的 16nm Zynq® UltraScale+™ MPSoC 擁有七個(gè)板載內(nèi)核：四核 ARM® Cortex®-A53、雙核Cortex-R5 和一個(gè) Mali GPU 內(nèi)核。借助該器件，賽靈思客戶將能夠開發(fā)出更智能、高集成度視頻系統(tǒng)，推動(dòng) ADAS 向無人駕駛車輛發(fā)展，推動(dòng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)向 Industry 4.0 工廠和智能城市基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展。 從 ADAS 邁向無人駕駛車輛 在本世紀(jì)初，賽靈思就已經(jīng)將汽車級(jí)產(chǎn)品納入其 FPGA 產(chǎn)品組合。從那時(shí)起，汽車客戶就讓賽靈思產(chǎn)品在其通過電子產(chǎn)品豐富駕駛體驗(yàn)的努力中發(fā)揮越來越重要的作用。 在電子產(chǎn)品的支持下，汽車行業(yè)經(jīng)歷了一場(chǎng)偉大的質(zhì)量、安全和可靠性變革。數(shù)十年來，汽車電子主要由連接車燈和收音機(jī)到電池和交流發(fā)電機(jī)的線束組成。隨后到本世紀(jì)初，OEM 廠商開始使用電子控制單元來取代極不可靠的機(jī)械作動(dòng)器。自那時(shí)起，每年 OEM 廠商都會(huì)為自己的車輛產(chǎn)品線添加更先進(jìn)的電子產(chǎn)品。而且，相當(dāng)程度由于賽靈思 All Programmable 器件的廣泛使用，把這些創(chuàng)新帶給消費(fèi)者的開發(fā)周期在縮短。賽靈思器件曾經(jīng)通過信息娛樂系統(tǒng)第一次登上汽車，但現(xiàn)在它們是 ADAS 不可或缺的組成部分。 如今賽靈思 Zynq-7000 All Programmable SoC 正在迅速地成為高級(jí) ADAS 系統(tǒng)的事實(shí)平臺(tái)提供方。奧迪、梅賽德斯奔馳、寶馬、福特、克萊斯勒、豐田、馬自達(dá)、尼桑、豐田、阿庫拉和大眾均屬于在自己的 ADAS 系統(tǒng)中使用 Zynq SoC 或其他賽靈思 All Programmable 器件的 OEM 廠商之列。Zynq SoC 發(fā)揮著多攝像頭多功能駕駛員輔助平臺(tái)、高分辨率視頻與圖形平臺(tái)、車載網(wǎng)絡(luò)和連接平臺(tái)以及圖像處理與識(shí)別平臺(tái)的作用。客戶將用于自己設(shè)計(jì)的最復(fù)雜、計(jì)算強(qiáng)度最高的功能的算法實(shí)現(xiàn)在 Zynq SoC 的邏輯部分，并把板載ARM處理系統(tǒng)用于串行處理。 擁有七個(gè)處理器的賽靈思最新 Zynq Ultrascale+ MPSoC 旨在進(jìn)一步促進(jìn)創(chuàng)新，推動(dòng) OEM 廠商向半無人駕駛和全無人駕駛車輛發(fā)展。由于在同一器件上集成了 64 位應(yīng)用處理器、實(shí)時(shí)處理器、圖形處理器、片上存儲(chǔ)器和 FPGA 邏輯，OEM 廠商可以開發(fā)出含 V2V 通信在內(nèi)的更尖端的融合系統(tǒng)。此外，IIoT 智能基礎(chǔ)設(shè)施和智能城市還可利用同樣的 Zynq MPSoC 平臺(tái)實(shí)現(xiàn) V2X。內(nèi)在的可編程性讓 V2V 和 V2I 網(wǎng)絡(luò)能夠隨標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)以及路上無人駕駛車輛的增多而擴(kuò)展。 實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 使用的信息物理系統(tǒng) 過去二十年來工業(yè)市場(chǎng)客戶使用賽靈思器件在工廠效率和安全性方面已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)步。如今，IIoT 所有主要細(xì)分市場(chǎng)的客戶都在利用賽靈思 All Programmable FPGA 和 SoC 構(gòu)建具備傳感器融合、智能運(yùn)動(dòng)/電機(jī)控制和更智能更快速企業(yè)級(jí)連接功能的、且符合保密性和安全性標(biāo)準(zhǔn)的智能平臺(tái)。這些 All Programmable 平臺(tái)也是由眾多智能風(fēng)機(jī)組成的智能風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)因此都能夠適應(yīng)不斷變化的天氣條件，實(shí)現(xiàn)最大效率。這些風(fēng)機(jī)與控制系統(tǒng)和企業(yè)級(jí)系統(tǒng)連接，由控制系統(tǒng)和企業(yè)級(jí)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)磨損情況，并安排預(yù)防性維護(hù)，避免整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障。 隨著 UltraScale™ 和 UltraScale+ 的容量、功能及處理能力的提升，賽靈思 IIoT 客戶將能夠推動(dòng)這些智能平臺(tái)進(jìn)一步發(fā)展，使其具備更高的智能化，從而滿足新一代信息物理系統(tǒng)需求。比如使用 Zynq MPSoC 的七個(gè)處理器，客戶可將更多傳感器和電機(jī)/運(yùn)動(dòng)控制功能集成到單個(gè)器件中，實(shí)現(xiàn)用其他 ASSP+FPGA 配置無法企及的實(shí)時(shí)響應(yīng)。Zynq MPSoC 的片上處理和邏輯將提供更出色的自我監(jiān)測(cè)和診斷功能。當(dāng)設(shè)備狀態(tài)改變時(shí)或需求增減時(shí)，設(shè)備可采用自愈算法或部分重配置功能來優(yōu)化性能。另外，Zynq Ultrascale+ MPSoC 還能與基于 Zynq SoC 的系統(tǒng)良好協(xié)同工作。 在智能城市應(yīng)用中，企業(yè)可在智能城市監(jiān)控網(wǎng)邊緣網(wǎng)使用基于 Zynq SoC 的智能傳感器系統(tǒng)來增強(qiáng)攝像頭分辨率，并開展對(duì)象檢測(cè)和實(shí)時(shí)威脅分析。然后，企業(yè)可以使用 Zynq Ultrascale+ MPSoC 來同步從每個(gè)基于 Zynq SoC 的智能傳感器接收到的數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)有威脅、異常行為、事故或擁塞情況，就通報(bào)給交通管理部分或有關(guān)部門。 除了構(gòu)成信息-物理系統(tǒng)的核心，在工廠中 Zynq Ultrascale+ MPSoC 也起著類似的作用，可作為由基于 Zynq-SoC 的電機(jī)控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及融合工廠生產(chǎn)線質(zhì)量安全系統(tǒng)組成的工廠網(wǎng)絡(luò)的宏控制器。企業(yè)可運(yùn)用七個(gè)處理器協(xié)調(diào)從 Zynq SoC 控制系統(tǒng)接收的實(shí)時(shí)響應(yīng)和分析任務(wù)。同時(shí)可以開展元數(shù)據(jù)分析并通過專有網(wǎng)絡(luò)（完全符合安全和可靠性標(biāo)準(zhǔn)）及新興高速 5G 無線網(wǎng)絡(luò)和 SDN/NFV 有線網(wǎng)絡(luò)將分析結(jié)果通告給整個(gè)企業(yè)。 賽靈思的 5G、SDN/NFV 和云計(jì)算方案 自上個(gè)世紀(jì) 80 年代以來，賽靈思器件在每一代無線和有限網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中都發(fā)揮著重要的作用。隨著每一個(gè)摩爾定律周期，賽靈思器件的容量和功能不斷增長，以致于今天的 All Programmable 器件讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠打造出具有前所未有高系統(tǒng)可編程性和差異化的新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 借助其7系列、20nm Ultra-Scale 和即將推出的 16nm UltraScale+ 器件，賽靈思使其客戶今天能夠?qū)⒕哂凶罡呖删幊坦δ艿?G和SDN/NFV基礎(chǔ)設(shè)施快速投放市場(chǎng)。賽靈思 All Programmable FPGA、SoC 和 3D IC 是滿足 5G 和 SDN/NFV 提出的不斷演進(jìn)的軟硬件要求的最靈活的平臺(tái)。此外，在云計(jì)算業(yè)務(wù)將隨 5G 和 SDN/NFV 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速擴(kuò)張的大勢(shì)下，賽靈思器件還是滿足處于云計(jì)算業(yè)務(wù)核心的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的單位功耗性能的理想可編程解決方案。 在 SDN/NFV 領(lǐng)域中，賽靈思 All Programmable 技術(shù)可幫助客戶打造出具有侵入檢測(cè)、負(fù)荷均衡和流量管理等功能的設(shè)備。賽靈思支持?jǐn)?shù)據(jù)流的有效管理與路由，各種通信協(xié)議，并可按需提供可編程數(shù)據(jù)層加速功能。 在 5G 應(yīng)用中，客戶正在運(yùn)用賽靈思 All Programmable 器件開發(fā)分布式小型蜂窩、帶有數(shù)百個(gè)天線的大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)和通過 Cloud-RAN 開展集中化基帶處理的平臺(tái)。 對(duì)處于云計(jì)算中心地位的數(shù)據(jù)中心而言，賽靈思器件能幫助客戶企業(yè)開發(fā)出具有最大可編程性和極高單位功耗性能的設(shè)備。這些設(shè)備能夠針對(duì)不斷變化的處理能力、時(shí)延和電源要求而精心優(yōu)化，滿足機(jī)器學(xué)習(xí)、視頻轉(zhuǎn)碼、圖像和語音識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析、Cloud-RAN 以及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等各種應(yīng)用需求。 賽靈思智能安全方案 有如此多令人振奮的技術(shù)正在開發(fā)中并必將達(dá)到全新的先進(jìn)度、自動(dòng)化和智能化水平，同時(shí)還要互聯(lián)互通，安全措施必須要跟上。 賽靈思在軍用/航空和安全領(lǐng)域擁有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，通過防篡改技術(shù)提供物理安全，保護(hù)實(shí)現(xiàn)在賽靈思器件上的IP和敏感數(shù)據(jù)免遭物理攻擊。賽靈思還通過容錯(cuò)設(shè)計(jì)提供應(yīng)用安全。這種設(shè)計(jì)技術(shù)可確保設(shè)計(jì)能夠防止錯(cuò)誤擴(kuò)散。使用賽靈思器件和 IP 核，客戶能實(shí)現(xiàn)多種類型的容錯(cuò)技術(shù)，包括實(shí)時(shí)系統(tǒng)監(jiān)控、模塊化冗余、看門狗報(bào)警、按安全等級(jí)或分類隔離、隔離測(cè)試邏輯以便安全移除。 頭腦越聰明，創(chuàng)新越多 為在如此眾多的市場(chǎng)中讓所有這些蓄勢(shì)待發(fā)的創(chuàng)新更快地瓜熟蒂落，賽靈思近期推出了用于簡化編程工作的 SDx™ 開發(fā)環(huán)境。這款新產(chǎn)品將賽靈思器件的性能及可編程性優(yōu)勢(shì)帶給比以往廣闊得多的用戶群。SDx 環(huán)境通過高級(jí)語言提供設(shè)計(jì)入門，讓軟件工程師和系統(tǒng)架構(gòu)師能使用自己習(xí)慣使用的語言為賽靈思器件編程（見《賽靈思中國通訊》第 56 期封面報(bào)道）。世界上的軟件工程師數(shù)量遠(yuǎn)超硬件工程師數(shù)量，比例達(dá)到 10：1。 在 SDN/NFV 領(lǐng)域，賽靈思 All Programmable技術(shù)可幫助客戶打造出具備侵入檢測(cè)、負(fù)荷均衡和流量管理等功能的設(shè)備。賽靈思支持?jǐn)?shù)據(jù)流的有效管理和路由、各種通信協(xié)議并可按需提供可編程數(shù)據(jù)層加速功能。 為推動(dòng) SDN 進(jìn)一步創(chuàng)新，賽靈思推出最新 SDNet™ 軟件定義環(huán)境，讓系統(tǒng)工程師能夠運(yùn)用高級(jí)語言構(gòu)建可編程數(shù)據(jù)層解決方案，以滿足網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特性能和時(shí)延要求。為推動(dòng)NFV和其他網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及拓?fù)溥M(jìn)一步創(chuàng)新，開發(fā)人員可借助賽靈思的 SDAccel™ 環(huán)境，讓系統(tǒng)工程師和軟件工程師使用 C、C++ 和 OpenCL™ 在賽靈思 FPGA 中為邏輯編程，以提升虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能 (VNF) 的性能。 為推動(dòng)需要嵌入式處理的視頻/視覺、ADAS/無人駕駛車輛和 IIoT 應(yīng)用進(jìn)一步創(chuàng)新，軟件和系統(tǒng)工程師可利用賽靈思 SDSoC™ 開發(fā)環(huán)境并采用 C++ 語言創(chuàng)建完整的系統(tǒng)。這樣他們就能夠讓該環(huán)境的編譯器把速度較慢的功能實(shí)現(xiàn)在 Zynq SoC 的邏輯塊中或 MPSoC 的邏輯塊中，達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)性能的目的。這種，架構(gòu)師和軟件工程師可以創(chuàng)建出用雙芯片平臺(tái)無法企及的具有卓越性能和功能的系統(tǒng)。 在我們迅速接近視頻/視覺、ADAS/無人駕駛車輛、IIoT、5G 無線、SDN/NFV 和云計(jì)算融合的里程碑之際，我們肯定會(huì)看到一系列為我們的社會(huì)帶來重大變革，而且很可能是有益改變的創(chuàng)新。今天我們正處在所有這些創(chuàng)新的初期階段，賽靈思已準(zhǔn)備好幫助客戶，把卓越的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。在本期《賽靈思中國通訊》特刊的后續(xù)篇幅中，讀者將有機(jī)會(huì)洞窺賽靈思客戶正在為這些新興市場(chǎng)開發(fā)的眾多令人振奮的創(chuàng)新技術(shù)的一角，一瞥他們今天如何運(yùn)用賽靈思的 All Programmable 解決方案讓這些創(chuàng)新很快變?yōu)槲覀兯腥说默F(xiàn)實(shí)。 
圖 1 - 客戶正在運(yùn)用賽靈思 All Programmable 可編程解決方案為 ADAS、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、視頻/視覺、5G 無線、SDN/VFV 網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算等新興市場(chǎng)開發(fā)創(chuàng)新型解決方案。
圖 2 - 在客戶大量使用賽靈思 Zynq-7000 All Programmable SoC 構(gòu)建融合傳感器 ADAS 平臺(tái)的推動(dòng)下，高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)的先進(jìn)性正在迅速提高。
圖 3 - Industry 4.0 是從嵌入式系統(tǒng)向信息-物理系統(tǒng)邁進(jìn)的一場(chǎng)變革，其憑借先進(jìn)處理能力讓智能制造、智能基礎(chǔ)設(shè)施和智能城市變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這很可能掀起世界第四次工業(yè)革命。 |
