'何小慶談嵌入式技術和物聯網發展新趨勢'

日前，由中國電子信息產業集團有限公司主辦、溫州經濟技術開發區管委會、溫州市經濟和信息化局、溫州市科技局指導、中國電子（溫州）信息港、中電港、iCAN國際聯盟承辦的“IAIC物聯網高峰論壇暨中國芯應用創新設計大賽物聯網專項賽”順利召開，在主題報告中，來自中國軟件行業協會嵌入式系統分會副理事長何小慶老師做了題為《嵌入式技術和物聯網發展新趨勢》的主題報告。

日前，由中國電子信息產業集團有限公司主辦、溫州經濟技術開發區管委會、溫州市經濟和信息化局、溫州市科技局指導、中國電子（溫州）信息港、中電港、iCAN國際聯盟承辦的“IAIC物聯網高峰論壇暨中國芯應用創新設計大賽物聯網專項賽”順利召開，在主題報告中，來自中國軟件行業協會嵌入式系統分會副理事長何小慶老師做了題為《嵌入式技術和物聯網發展新趨勢》的主題報告。

回顧嵌入式的大變革

何小慶首先分幾點回顧了近年來嵌入式領域所發生的改變。

第一是併購所帶來的變化。何小慶指出，從2015年起，半導體巨頭就頻繁展開了併購，和嵌入系統及物聯網關係最大的一些比如說2015年NXP收購Freescale，Microchip收購Atmel等。談及背後的原因，何小慶認為是整個半導體的研發成本在不斷提高，國際巨頭的利潤在下降，為了保證利潤率必須合併，國際品牌的減少給了中國的芯片企業很多機會。

第二是智聯網也就是AIoT的興起，行業正在驅動芯片設計向著更高的性能、安全和低成本這幾個方面發展。“未來將會有上GHz的MCU出現。”何小慶判斷道。此外，AIoT下不光需要處理器的速度更快，還要融合進更多的AI加速算法，以及融合進垂直領域的整合，這就包含了無人駕駛、邊緣計算，嵌入式視覺等行業。比如三星收購Harman，Intel收購Mobileye，Xilinx收購深鑑科技等，都是為了深入垂直行業所進行的。

第三點是處理器架構的變革。如今開源的處理器架構以RISC-V為代表，已經進到了嵌入系統的設計領域。如果以幾大市場為例，英特爾X86佔據了桌面和服務器兩大市場，Arm主導了移動市場，而嵌入式和物聯網市場目前還處在群雄爭霸期，所有處理器架構都將面對這一全新的戰場，這就給開源架構帶來了新的窗口機會。

“在RISC-V開源處理器架構當中，中國企業起步還是相當快的。比如兆易創新發布了全球第一款通用的基於RISC-V架構的MCU。未來越來越多的邊緣計算會推動芯片技術和軟件技術發展，這其中很多邊緣節點有可能使用開源架構。”何小慶說道。

何小慶援引中國集成電路的老前輩許居衍院士的講話，表示RISC-V最適合於IoT之類“看不見的計算”，何小慶寄語道：“現在RISC-V發展的重點就是要形成生態，這個生態在中國現在正在蓬勃的發展當中，希望中國可以在RISC-V的生態建設中引領世界的發展潮流。”

第四點則是嵌入式軟件的發展。無論是處理器技術、集成電路以及物聯網發展，實際上中間最重要的環節都離不開嵌入式軟件。回顧歷史的發展，從80年代到今天，嵌入式軟件的重要性越來越高。80年代時嵌入式軟件在整個電子系統當中的比例非常少；進入90年代商業化的實時多任務操作系統開始流行，和目前物聯網操作系統的內核理念相同，能夠解決軟件的複雜性問題；進入2000年之後，隨著系統的複雜性越來越強，片上系統SoC芯片越來越多，軟件也會集成到芯片中；另外汽車電子的發展也驅動著軟件的仿真以及驗證技術的發展，引領嵌入式軟件走向更安全；開源軟件的流行以及軟件定義硬件時代的到來，開源架構會給軟件工程師更多的機會定義未來的系統，甚至未來芯片的設計。

嵌入式技術的發展未來

談及未來，何小慶給出了三大嵌入式發展前景，包括連接技術、環保及低功耗以及最重要的信息安全和系統可靠性，未來所有的智能系統都要涉及到這三大嵌入式技術。

首先是物聯網操作系統的發展，物聯網連接不光代表著射頻硬件，還包括連接背後雲平臺的過程。何小慶表示，全世界大的IT企業都在物聯網雲平臺領域發力，希望能夠打造物物相連的世界，這其中物聯網操作系統至關重要，是連接物與雲的紐帶，包括阿里、華為、亞馬遜等都推出了物聯網操作系統。儘管物聯網操作系統的內核的本質還是傳統的嵌入式實時多任務操作系統，但目前很難給物聯網操作系統下一個準確定義，各家都有各家的解讀，所以何小慶只時給物聯網做了五大技術特徵的定義，包括：圍繞物聯網設備的管理、連接、動態維護、安全以及雲平臺。

從管道端來看，從5G推動邊緣計算、無人駕駛、AR/VR的發展，到NB-IoT在智慧城市、水電氣表等廣泛應用。無論是更高速的5G還是窄帶低功耗的NB-IoT、LoRa等普及，都意味著管道端的完善。

第三則是安全問題，在近些年來隨著物聯網的興起變得更受關注。最主要的標誌性事件就是2016年10月份Mirai殭屍病毒造成北美出現了大量的網站不能訪問，這個病毒感染的並不是普通電腦，而是監控攝像機等典型的物聯網設備。何小慶指出，物聯網安全可以歸納為幾個方面：一個是和可穿戴設備有關，會對人身健康、醫療監護等產生影響；第二是大數據相關，數據通過物聯網洩露會對整個信息安全帶來巨大災難；第三則是私有化的物聯網協議儘管安全，但是一旦轉換到整個互聯網開放協議中，仍會面臨著信息洩露的問題。針對安全問題，何小慶建議到首先是設備層面的硬件安全，比如更多采用安全芯片，在設計時可以自主選擇安全機制；另外則是關注安全應用的軟件層級，包括安全引導、安全升級、安全協議、安全存儲等，通過軟硬件的安全一致性提供更好的安全架構。

物聯網與人工智能密不可分

何小慶指出，人工智能、邊緣計算和嵌入系統呈現著有機結合的關係，嵌入式技術加上算法放到邊緣端或者設備端，就能夠實現良好的AIoT架構。如果從嵌入系統視角來看，人工智能實際上是給嵌入系統和物聯網賦能，人工智能並不能替代物聯網系統，也不能替代嵌入式電子系統，但是卻能為系統提供更智能化的屬性。比如說通過人工智能改善工業設備殘次品的檢測能力，通過人工智能進行語音識別、人臉識別，會給大量嵌入式系統和物聯網設備帶來更好的用戶體驗和效率。

總結

何小慶總結了如下幾點關於物聯網、人工智能和AIoT之間的發展方向：

人工智能推動了物聯網IoT向邊緣計算髮展，形成了“端-邊-雲”的三點佈局。原來我們只是提“端、雲”兩端的發展，邊緣計算髮展之後，多了一個邊緣節點。

IoT和嵌入式AI芯片兩者在各自賽道上快速發展，未來將會融合，誕生全新的AIoT芯片。

IoT的安全技術正在雲端快速發展，也越來越得到廠商尤其是IT大廠的重視。

芯片技術也在快速發展，諸如RISC-V等開源技術得到業內一直看好，但會和Arm處理器架構一直並行發展，未來一個系統當中很有可能既有Arm架構，也會有RISC-V架構的芯片。

“嵌入式技術更多的表現是服務於科研、產品研發、工程應用以及產業的生態，需要產學研的良好互動，需要生態系統的群策群力，比如中電港的中國芯大賽，就是為產業發展建立良好生態。”何小慶總結道。