在AIoT的應(yīng)用場(chǎng)景中，特定領(lǐng)域佔(zhàn)了很大的部分，這些被稱為「垂直市場(chǎng)」的領(lǐng)域，其需求跟一般消費(fèi)性產(chǎn)品有著很大的不同。它們通常是處理特定的任務(wù)，執(zhí)行的年限與時(shí)間很長(zhǎng)，而且經(jīng)常處於嚴(yán)峻的環(huán)境之中，最起碼也會(huì)是在室外。也因此，工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)算設(shè)備在先天上，就要採(cǎi)取特別的設(shè)計(jì)思考。

基於這個(gè)「特別」的需求，嵌入式系統(tǒng)（Embedded System），就順理成章，成為工業(yè)運(yùn)算領(lǐng)域的主流架構(gòu)。

然而要真正理解嵌入式系統(tǒng)，還是得從它的定義入手。根據(jù)IEEE的定義，它其實(shí)是一種電腦系統(tǒng)，但是是作為一個(gè)大型系統(tǒng)中的一環(huán)，處理系統(tǒng)中的特定需求。例如飛機(jī)的飛行電腦，它是構(gòu)成「飛行」這件事的其中一個(gè)要素，又例如火車的行車系統(tǒng)，也是處理火車行駛的控制功能。其仍需要搭配許多的機(jī)電設(shè)備，才能讓飛行和行駛得以順利運(yùn)行。

嵌入式系統(tǒng)還有一個(gè)特性，就是通常藏在裝置或設(shè)備之中，不會(huì)被一般的使用者看到，而且安裝上去之後，就有可能運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，或者就與設(shè)備同生共死，一起被淘汰。

上述的這些特性，可說是嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)條件，幾乎不會(huì)因時(shí)代變遷而有太大的改變。即使到了目前的AIoT與工業(yè)4.0時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)仍須盡其本分，唯一的不同，就是更高的性能與功能的需求，持續(xù)的被「Add-on」。

AIoT引爆嵌入式系統(tǒng)的智慧功能需求

而身處在AIoT時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)至少會(huì)有兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，一個(gè)就是應(yīng)用的數(shù)量，另一個(gè)就是人工智慧功能的運(yùn)用，以因應(yīng)更多對(duì)於影像等數(shù)據(jù)的處理需求。

首先是數(shù)量，在萬物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代趨勢(shì)下，越來越多的裝置與設(shè)備都會(huì)有數(shù)據(jù)運(yùn)算和儲(chǔ)存的需要，才能讓「物聯(lián)網(wǎng)」這個(gè)大系統(tǒng)得以實(shí)踐，也因此嵌入式系統(tǒng)的需求量就會(huì)持續(xù)增加，而且不僅是工業(yè)領(lǐng)域，連同過往較少運(yùn)用到的場(chǎng)域，也會(huì)開始陸續(xù)的導(dǎo)入嵌入式系統(tǒng)。例如汽車、醫(yī)療和消費(fèi)者市場(chǎng)。

至於「人工智慧」的功能，由於電腦的決策智慧主要來自於對(duì)大量數(shù)據(jù)的辨識(shí)和學(xué)習(xí)，其中也包含了大量的影像資料，而這些就牽涉到了機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)等演算法的運(yùn)用，因此如何針對(duì)這類的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，或者採(cǎi)取硬體加速的方式，以提高更即時(shí)與高效的性能，都會(huì)是未來嵌入式系統(tǒng)必備的功能之一，尤其是目前邊緣運(yùn)算的角色，在整體系統(tǒng)架構(gòu)中有著相當(dāng)關(guān)鍵的位置。

以目前成長(zhǎng)數(shù)量飛快的汽車應(yīng)用來說，由於先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，汽車便開始需要使用越來越強(qiáng)大的運(yùn)算輔助系統(tǒng)，以處理更多的控制訊號(hào)，甚至是多個(gè)感測(cè)器與影像鏡頭的即時(shí)資料，這些新一代的嵌入式系統(tǒng)，不僅配備有高階的微控制器，甚至?xí)\(yùn)用到GPU等。

而在醫(yī)療與安防的應(yīng)用上，由於要處理大量的高解析影像，因此除了CPU與GPU的運(yùn)用外，還會(huì)加入支援電腦視覺推論和神經(jīng)網(wǎng)路的功能，這些功能有些是軟體的資料庫與模型，有些則是硬體套件的形式。

圖一 : 從圖中可看出，汽車與醫(yī)療是嵌入式系統(tǒng)最主要的成長(zhǎng)驅(qū)力，而其對(duì)於影像數(shù)據(jù)的處理能力有著非常高的需求。

嵌入式系統(tǒng)在AI導(dǎo)向環(huán)境的三大趨勢(shì)

對(duì)IT產(chǎn)業(yè)和更廣大的企業(yè)界來說，2019 年是個(gè)高速創(chuàng)新、極具顛覆性的一年。隨著混合式多雲(yún)技術(shù)成為企業(yè)客戶廣泛採(cǎi)用的實(shí)際架構(gòu)，世界各地的企業(yè)莫不承受著將基礎(chǔ)架構(gòu)改造成現(xiàn)代化架構(gòu)的巨大壓力，以便從資料密集的應(yīng)用程式和工作負(fù)載中實(shí)現(xiàn)具體的商業(yè)價(jià)值。嵌入式軟、硬體也在其中扮演了重要的角色。

NetApp 策略長(zhǎng) Atish Gude指出，在這樣的趨勢(shì)中，企業(yè)組織正從內(nèi)部環(huán)境的部署，移轉(zhuǎn)到公有雲(yún)服務(wù)，並建立私有雲(yún)，或?qū)①Y料中心的磁碟存取轉(zhuǎn)移到Flash記憶體上，有些組織甚至同步進(jìn)行上述的所有轉(zhuǎn)型。這些變革雖然開啟了一扇具有潛力的大門，卻也為IT複雜度的增加帶來了非預(yù)期的後果。

趨勢(shì)一：具創(chuàng)新潛力的 AI 導(dǎo)向環(huán)境

Atish Gude說，2020年需要注意的第一個(gè)大趨勢(shì)，是隨著5G的問世，使得AI驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)得以成真，而邊緣運(yùn)算環(huán)境的顛覆性將更甚於雲(yún)端技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)5G接下來無所不在的普及度，必須採(cǎi)用成本更低的感測(cè)器和日漸成熟的 AI 應(yīng)用程式，來打造運(yùn)算密集的邊緣環(huán)境，這將成為企業(yè)營(yíng)運(yùn)的基礎(chǔ)，並以此來實(shí)現(xiàn)高頻寬、低延遲、具有創(chuàng)新和顛覆潛力的 AI 導(dǎo)向物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。

5G 的進(jìn)展，正好滿足 AI 導(dǎo)向物聯(lián)網(wǎng)的需求。許多技術(shù)產(chǎn)業(yè)的廠商和商業(yè)組織，將在 2020 年投資建造邊緣運(yùn)算環(huán)境，以實(shí)現(xiàn) AI 導(dǎo)向的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。這些環(huán)境將產(chǎn)生出的全新使用案例，仰賴智慧、即時(shí)、自動(dòng)化的決策過程，並提供低延遲、高頻寬的豐富功能，這使得人們得以進(jìn)入一個(gè)在網(wǎng)路環(huán)境中無需詢問，就能代替使用者自主運(yùn)作的新紀(jì)元。

圖二 : 許多技術(shù)產(chǎn)業(yè)的廠商和商業(yè)組織，將在 2020 年投資建造邊緣運(yùn)算環(huán)境，以實(shí)現(xiàn) AI 導(dǎo)向的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。

趨勢(shì)二：超級(jí)帳本的加速普及

第二大趨勢(shì)要注意的是區(qū)塊鏈的影響力不可小覷，資料無法被片面竄改的帳本，除了加密貨幣以外，很快將會(huì)帶來導(dǎo)致生活型態(tài)巨幅轉(zhuǎn)變的使用案例。在此同時(shí)，世界正迅速朝向超越比特幣應(yīng)用領(lǐng)域的方向發(fā)展，企業(yè)採(cǎi)用分散式不可分割的分類帳本，為企業(yè)轉(zhuǎn)型訂定了基礎(chǔ)，其規(guī)模也超越了加密貨幣對(duì)金融業(yè)區(qū)塊練的影響。

Atish Gude說，雖然從區(qū)塊鏈角度來看，加密貨幣熱潮仍是眾人關(guān)注焦點(diǎn)，但產(chǎn)業(yè)中多數(shù)廠商都瞭解，此技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用潛力其實(shí)更加廣大深遠(yuǎn)。在進(jìn)入 2020 年之後，將會(huì)引爆更大範(fàn)圍的實(shí)作熱潮，企業(yè)將進(jìn)一步採(cǎi)用無法被竄改的帳本或超級(jí)帳本（Hyperledger），這意味著區(qū)塊鏈技術(shù)將會(huì)更趨成熟，能適用於更多種類的使用案例。區(qū)塊鏈也將開始變成主流，例如用來協(xié)助醫(yī)療產(chǎn)業(yè)建立全面通用的病歷，或者改善製藥流程的監(jiān)管鏈。

趨勢(shì)三：邁向超融合架構(gòu)

至於第三個(gè)趨勢(shì)，相較於市售硬體和軟體型基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，以硬體為主的組裝架構(gòu)，在短期內(nèi)較不具備市場(chǎng)潛力。隨著市售的硬體效能、軟體的虛擬化和微服務(wù)軟體架構(gòu)的持續(xù)改善，以專用硬體為主的架構(gòu)其效能優(yōu)勢(shì)將被削弱，近期內(nèi)這類架構(gòu)將被貶低歸為利基型資料中心角色。

Atish Gude認(rèn)為，以硬體為主的架構(gòu)，被認(rèn)為是超融合式基礎(chǔ)架構(gòu)的下一階段發(fā)展，因?yàn)樗軐?CPU、網(wǎng)路卡、工作負(fù)載加速器和儲(chǔ)存資源分佈在整個(gè)機(jī)架規(guī)模的架構(gòu)中，並透過低延遲的PCIe切換器來連接。雖然這種架構(gòu)的潛力令人期待，但其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程十分緩慢，採(cǎi)用速度甚至更慢。同時(shí)，儲(chǔ)存設(shè)備的軟體虛擬化，加上搭配硬體加速的軟體運(yùn)算，與網(wǎng)路虛擬化的解決方案相結(jié)合，就能以更低的成本和不斷提升的性能，為目前的硬體組裝架構(gòu)帶來更多靈活度。

結(jié)語

展望2020，建立以硬體架構(gòu)為主的運(yùn)算模組將繼續(xù)進(jìn)行，整體環(huán)境也將更為快速發(fā)展，而大多數(shù)需要在2020年內(nèi)完成轉(zhuǎn)型的企業(yè)組織，將能因?yàn)榻Y(jié)合運(yùn)用現(xiàn)代化HCI架構(gòu)（包括分離式HCI），以及軟體型虛擬化與容器化技術(shù)而受惠。