聯網分析功能襄助 嵌入式應用增添人工智慧

Tiborlee

文．莊惠雯

萬物皆可聯網的發展趨勢促使傳統嵌入式系統開始導入聯網技術及資料分析的能力，造就智慧型嵌入式系統的崛起。而智慧型嵌入式系統的創新應用，如互動式智慧看板、智慧型電視等也逐漸在生活周遭發生。

隨著物聯網(Internet of Things)的概念發酵，為提供使用者更好的使用經驗、滿足物聯網的應用需求，傳統嵌入式系統(Embedded System)已開始結合聯網、資料分析功能與雲端應用服務，逐漸從固定功能轉變成新型態的智慧型系統。

德州儀器應用協理鄭曜庭表示，雲端運算在推動智慧型嵌入式系統的發展上，亦扮演重要角色。
根據IDC調查資料指出，直至目前全球智慧系統出貨量已逾十八億部，市場產值超過1兆美元，預計至2015年，出貨量將倍增到約四十億部，市場規模則將突破2兆美元。德州儀器(TI)應用協理鄭曜庭(圖1)表示，在物聯網的風潮下，嵌入式系統將具備聯網的能力，透過網路技術的串聯，嵌入式系統不再是獨立運作，並將透過通訊技術串聯成更大的智慧型系統，且擁有資料分析能力。
除了物聯網、雲端運算(Cloud Computing)的驅動外，新興的體感技術，亦讓嵌入式系統變得更有智慧，並衍生更多元化的應用。
為使傳統嵌入式系統產品搖身成為智慧型系統，高效能微處理器、聯網功能及作業系統將扮演重要角色，因此近期包括英特爾(Intel)、微軟(Microsoft)等業者皆有新的產品計畫，以因應智慧型系統發展所需。
如英特爾於2011年12月底發布的第三代凌動(Atom)處理器平台Cedar Trail，即強化無線網路功能，並具備更低功耗與更佳的電源管理，除將用於Netbook外，也鎖定醫療照護設備、零售系統、數位電子看板等嵌入式系統。微軟則是預計以Windows 8為基礎，推出新的嵌入式系統專用作業系統。
除英特爾與微軟為力推智慧型嵌入式系統，而有新的產品發布外，智慧型嵌入式系統延伸的諸多新應用，如互動電子數位看板、具體感功能的遊戲機、電子標籤等，也為包括聯網技術、微控制器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)等關鍵元件帶來新的設計挑戰與商機。
高效運算/聯網打造智慧型系統

英特爾亞太區嵌入式產品事業群行銷總監陳樂欽指出，智慧型嵌入式系統可構成物聯網的生活環境。
事實上，從英特爾與微軟推動的智慧型嵌入式系統可發現，最重要的關鍵即為聯網與強大的資料處理能力。英特爾亞太區嵌入式產品事業群行銷總監陳樂欽表示，從自動化工廠、輸配電網，到情境感知汽車、聯網醫療終端設備與住宅，智慧型聯網系統為創新解決方案與智慧服務創造新的發展機會。
所謂的智慧型嵌入式系統將具備四個關鍵元素，其一為高效率、高效能的運算，嵌入式處理器須內建各種輸入輸出(I/O)功能，能處理智慧服務程式、安全防護、即時分析、服務管理及裝置管理等功能，亦即要達到高運算的處理能力，處理器效能須進一步提升。
其二為各種智慧型裝置的連結，包括整合與彈性的支援能力，涵蓋廣域、區域、個人及近場(Near-field)網路，支援行動或固定式布建、服務供應、裝置資源供應、遠端裝置啟動與管理等。 第三個要素為感測器的資料輸入，包含環境感知的低功耗技術。感測器資料亦為智慧環境的詮釋資料(Meta-data)元素，包括如地點、環境狀況、生命徵象及其他情境參數。舉例來說，微軟力拱的智慧型嵌入式系統則是以Kinect的體感技術為出發，再藉由分析感測器與攝影機收集到的訊息，讓嵌入式系統可做出最正確的反應。
鄭曜庭指出，先前微軟提出的遠距復建醫療系統，即為智慧嵌入式系統的代表。藉由攝影鏡頭與感測器偵測人體動作，再透過嵌入式系統處理器與DSP的分析，將可精準判斷動作是否正確。包括正在發展的虛擬試衣間，以及可判斷路人的特性，播放最適切廣告與之互動的數位看板，都是體感技術為嵌入式系統創造的新應用商機。

研華嵌入式電腦系統事業群產品企劃副理邱冠瑋分析，與生活、城市安全及交通相關的智慧型嵌入式系統，為目前較受矚目的新應用。
最後，構成智慧嵌入式系統的第四個要件則是軟體，智慧型嵌入式系統的軟體須涵蓋安全防護、管理、隨插即執行的互通性、自動供應裝置/應用/服務等資源。研華嵌入式電腦系統事業群產品企劃副理邱冠瑋(圖3)表示，智慧型嵌入式系統若無眾多應用軟體的配合，無法真正落實智慧化的需求，尤其是自我管理軟體更為重要，其可讓智慧型嵌入式系統自行偵測裝置的溫度、運作狀況等，第一時間透過通訊技術回傳至中控中心，由後端控制人員分析狀況後，決定處理的方式，可提升工廠自動化效能，並節省維修成本的支出。
智慧型嵌入式系統新應用雨後春筍
綜合上述要件，智慧型嵌入式系統逐漸出現在生活週遭，新應用也不斷發生。舉例而言，以物流業來看，先前貨物追蹤、配送到簽收的流程皆為獨立作業，若是要找一件貨品將耗費相當長的時間。透過具備聯網功能的智慧型嵌入式系統，利用無線射頻識別(RFID)標籤、全球衛星定位系統(GPS)與行動寬頻網路，各個階段即可隨時連結，因此貨品的控管到交到消費者手上，皆可以最快的方式查詢，可節省時間成本、提升作業效率。
再者，從今年的國際消費性電子展(CES)也可發現智慧型嵌入式系統市場逐漸發酵。鄭曜庭表示，CES中，幾家展出可透過手勢與語音操作的智慧型電視(Smart TV)，即為智慧型系統應用的落實，透過電視機上的攝影機，以及外掛的嵌入式系統，處理分析攝影機捕捉的影像動作，再透過網路連接雲端，即可打造採用不同人機介面操作、並具備互動功能的智慧型電視。
值得注意的是，藉由連結群眾、裝置及系統，智慧型嵌入式系統能把未處理過的機器資料變成可執行的資訊，成為提供服務的參考。其中，匿名視訊分析(Anonymous Video Analytic, AVA)技術可運用在零售相關市場，例如數位電子看板與互動資訊站即為一例。
陳樂欽認為，未來幾年，在智慧型嵌入式產品市場中，包括銷售端點系統(POS)、互動式資訊站、數位電子看板、醫療照護、遊戲及醫療等將有可觀的成長。另外，物聯網將智慧型嵌入式系統連結到雲端，亦將促成下一波成長趨勢。
飛思卡爾(Freescale)客戶經理吳林聰表示，就與能源管理相關的智慧型嵌入式系統來看，智慧電網(Smart Grid)即為智慧型嵌入式系統的應用範例，目前歐美與中國大陸皆致力推展智慧電網。此外，工業自動化控制、監控系統等，亦為目前較受矚目、且已有相關業者積極發展的智慧型嵌入式系統應用。
隨著智慧型嵌入式系統發展日益蓬勃，也吸引智慧型系統各部件業者積極搶進，並致力克服智慧型嵌入式系統帶來的新挑戰。