Belangrijke trends in de branche geven vorm aan embedded design

Geïntegreerde technologieën evolueren:ze presteren sneller, worden compacter en kosten minder. Een supercomputer met een grafische verwerkingseenheid (GPU) kan in één hand worden gehouden en voor minder dan 100 dollar worden gekocht. Het kan worden gebruikt voor de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning. De AI-modules die autonome auto's nodig hebben om het voertuig te besturen, passen nu in de auto. Laten we eens kijken naar de top vijf trends.

Er vindt een explosieve groei plaats voor draadloze verbindingen

Volgens Grand View Research zal het internet der dingen in 2025 naar verwachting een markt van $ 1 biljoen zijn. Dit vertegenwoordigt een enorm aantal verbindingen, die veel gebieden van ons leven zullen verbeteren, waaronder productie, detailhandel, energie, slimme steden, gezondheid zorg, vervoer en meer. Het Industry 4.0-initiatief van de maaksector zou als eerste de vruchten kunnen plukken. Met het preventieve onderhoud, realtime datamonitoring en rapportage die IoT-verbindingen mogelijk maken, zullen slimme fabrieken meer produceren met minder.

Het 5G-tijdperk zal de transmissiesnelheden opdrijven tot 20 Gbps; 6G belooft nog sneller te worden. En met de beschikbaarheid van low-power wide-area netwerken (LPWAN's), samen met chips en apparaten van leveranciers zoals NimbeLink, Sequans, MultiTech , Elektronik, Digi en Telit , de explosieve groei van draadloze verbindingen zal blijven versnellen. Het IoT zal overal zijn.

Snelheid is alles

Multicore-processors presteren beter omdat ze individuele kernen kunnen wijden aan het uitvoeren van unieke rekentaken zoals grafische verwerking. Zowat iedereen is bekend met 8- of 16-core processors. De laatste tijd hebben Intel en AMD echter 128-coreprocessors gepusht. Arm, een IP-bedrijf, heeft de ontwikkeling van een op 5 nm node gebaseerde 192-coreprocessor op de kaart gezet, vastbesloten om beter te presteren dan alle anderen. Geen wonder dat Nvidia, een leider op het gebied van GPU's, momenteel bezig is met de aankoop van Arm voor een prijskaartje van 40 miljard dollar.

Iedereen jaagt op supersnelheid in afwachting van 5G-internet (waarvan momenteel is aangetoond dat het in staat is tot 10 Gbps downlinksnelheden, tegenover 0,5 Gbps voor 4G LTE). Processoren, internet en systemen worden niet alleen sneller, maar ook supersnel.

Los daarvan is de missie van quantum computing om zeer snelle rekencapaciteit te bieden voor wetenschappelijk onderzoek en machine learning. Quantum computing kan het oplossen van problemen in seconden mogelijk maken in plaats van de dagen die conventionele computers nodig hebben voor soortgelijke problemen. In plaats van bits te gebruiken om een ​​toestand van 0 of 1 weer te geven, is de benadering van quantum computing om een ​​quantumbit, of qubit, te gebruiken om 0 en 1 tegelijkertijd weer te geven.

Hoewel kwantumcomputing snel is, is het meten van de qubit een uitdaging. Een team van de Finse Aalto Universiteit kon echter onlangs de qubit meten met slechts een zeer kleine hoeveelheid energie, waardoor de technologie mogelijk vooruitging.

Het beheersen van de route die een qubit aflegt, is een andere uitdaging. Maar onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en de City University of New York in de VS rapporteerden de generatie en directe integratie van kwantumstralers in een op aluminiumnitride gebaseerd fotonisch IC-platform.

Ongetwijfeld zal kwantumcomputing een rol spelen bij het verhogen van de rekensnelheid, maar wijdverbreide kwantumcomputing is nog een paar jaar weg.

Cyberaanvallen worden steeds frequenter en gevaarlijker

Cyberaanvallen zijn in opkomst en hoewel dergelijke aanvallen altijd al storend zijn geweest, worden ze steeds gevaarlijker. Toen de pandemie zich in het voorjaar verspreidde, waarschuwde de Wereldgezondheidsorganisatie bijvoorbeeld dat het aantal cyberaanvallen op de organisatie vervijfvoudigd was in vergelijking met het aantal een jaar eerder. De beruchte aanval op het elektriciteitsnet van Oekraïne zorgde ervoor dat 200.000 klanten zonder stroom kwamen te zitten, een grote verstoring van het dagelijks leven - en het was geen geïsoleerd incident.

Er zijn veel verschillende soorten malware. Bij ransomware-aanvallen beheersen hackers een systeem en eisen ze losgeld van hun slachtoffers om de controle terug te geven aan de rechtmatige eigenaren. Ransomware-hackers worden steeds geavanceerder en hebzuchtiger. Ze hebben bedrijven, overheidsinstellingen en zelfs ziekenhuizen aangevallen.

In september hield de dood van een patiënt in Duitsland direct verband met een cyberaanval. Ze had dringend medische zorg nodig, maar een ransomware-aanval op het ziekenhuis in Düsseldorf waar ze met spoed naartoe was gebracht voor zorg, verhinderde dat de faciliteit de benodigde diensten kon leveren om haar leven te redden. De patiënt werd omgeleid naar een ziekenhuis 20 mijl verderop, maar het was te laat. Dit was de eerste melding van een dergelijke tragedie, maar het is misschien niet de laatste.

Met de totstandkoming van meer verbindingen en hogere 5G-snelheden zullen dergelijke aanvallen waarschijnlijk frequenter worden. Om ze tegen te gaan, voeren organisaties hun inspanningen op het gebied van cyberbeveiliging op. Verwacht wordt dat de inkomsten uit cyberbeveiliging tegen 2025 US$ 254 miljard zullen bedragen. Geïntegreerde beveiligingssoftware en -hardware groeien exponentieel. Nieuwe hardware-ontwerpen hebben steeds vaker ingebouwd beveiligingssilicium van Infineon, Microchip, STMicroelectronics, Micron, Winbond en anderen.

De race tussen cyberaanvallen en tegenaanvallen zal verhitten.

Virtuele realiteit wordt realiteit

Sinds de vroege ontwikkeling van 3D virtual reality voor gaming, zijn VR en zijn uitlopers uitgegroeid tot een serieus en serieus winstgevend bedrijf. Het oorspronkelijke VR-concept is geëvolueerd naar augmented reality (AR), mixed of merged reality (MR) en extended reality (XR), waardoor de technologie is uitgebreid naar een reeks industriële en commerciële toepassingen.

AR is ideaal voor training. Gebruikers dragen een doorzichtige bril met informatie op het scherm. De informatie kan bijvoorbeeld instructies zijn voor het uitvoeren van een reparatieprocedure voor apparatuur. MR gaat nog een stap verder door gebruikers in staat te stellen zowel een echte situatie als andere mogelijke scenario's te bekijken, waarbij echte en gemaakte afbeeldingen worden gemengd. Ten slotte is XR de ultieme toepassing, die holografische beelden projecteert die eruitzien als het echte, fysieke ding. XR zou bijvoorbeeld een nieuwe dimensie geven aan teleconferenties; in tegenstelling tot traditionele videoconferenties, zou met XR een afbeelding van de persoon voor de gebruiker verschijnen alsof er een persoonlijke vergadering wordt gehouden.

VR-toepassingen die de productiviteit kunnen verhogen, omvatten een breed scala, waaronder medicijnen, productie, training en entertainment. Een doctor-in-opleiding vereist bijvoorbeeld veel praktische ervaring, wat kostbaar kan zijn om op te zetten, zo niet moeilijk te vinden. Met VR kan een simulatie worden opgezet voor de medische stagiair om te oefenen zonder het risico te lopen een ernstige fout te maken bij een echte patiënt.

Microsoft HoloLens mixed-reality slimme bril (Afbeelding:Microsoft)

Tier 1-organisaties die investeren in VR zijn onder meer Microsoft, Google en Intel. Marktkijkers verwachten dat er de komende maanden nieuwe VR-innovaties en -mogelijkheden zullen ontstaan. Naarmate de pandemie voortschrijdt, zijn bijvoorbeeld holografisch-achtige virtuele vergaderingen misschien wel het beste alternatief voor een persoonlijke ontmoeting met collega's.

Kunstmatige intelligentie zit in elk ingebed ontwerp

Kunstmatige intelligentie en de praktische toepassing ervan, machine learning, winnen aan kracht, en naar verwachting zullen in de loop van de tijd meer ingebedde ontwerpen de concepten bevatten. Tegenwoordig wordt AI gebruikt in bijna elk denkbaar segment, waaronder detailhandel, gezondheidszorg, autonoom rijden, e-commerce, productie, toeleveringsketen, industriële controle, entertainment, bankieren en nog veel meer.

Een op AI gebaseerd systeem kan bijvoorbeeld worden uitgerust met een videocamera om ervoor te zorgen dat werknemers tijdens een operatie de juiste beschermende kleding dragen. Tegenwoordig kan de slimme fabriek die is uitgerust met IoT en AI de productiviteit verhogen door de operatie in realtime te monitoren en AI beslissingen te laten nemen die operationele fouten voorkomen. Op de lange termijn zou AI veel meer kunnen doen. In één visie op de toekomstige fabriek zou de faciliteit AI en robotica gebruiken om zichzelf on-the-fly om te bouwen voor de productie van een ander product. Een lopende band die is opgezet om de ene dag medische apparaten te bouwen, kan bijvoorbeeld de volgende dag draagbare smartwatches bouwen.

AI kan ook bank- en andere transacties veiliger maken. Flowchain, een op open source gebaseerde blockchain-organisatie gevestigd in Taiwan, heeft een manier voorgesteld om IoT-, AI- en blockchain-technologieën te combineren om een ​​veiligere datamining-aanpak te creëren. Blockchain is een relatief nieuwe elektronische grootboekoplossing om de veiligheid te waarborgen. Wanneer een transactie in behandeling is, worden alle belanghebbenden op de hoogte gebracht en moeten ze akkoord gaan voordat deze mag plaatsvinden.

Partnerschappen op het gebied van AI omvatten een samenwerking tussen Nvidia en VMware, een softwarebedrijf dat industriële segmenten helpt verbinding te maken met multi-clouds. De partners zijn van plan een end-to-end enterprise-platform voor AI te leveren. Intel heeft zich aangesloten bij het Heidelberg University Computing Center in een poging om de facto in te halen leider Nvidia.

Tegelijkertijd komt er meer AI-hardware beschikbaar, tegen een meer betaalbare prijs. Nvidia heeft onlangs een opnieuw verpakte GPU-module aangekondigd met een prijskaartje van $ 59, met de bedoeling deze beschikbaar te maken voor het publiek. De compacte module biedt veel I/O-poorten, waaronder USB, HDMI en gigabit Ethernet, en ondersteunt de open-sourceprojecten op basis van de module.

Nvidia's Jetson Nano 2GB (Afbeelding:Nvidia)

AI-startup Hailo heeft onlangs een AI-versnellingsmodule gelanceerd op basis van zijn eigen Hailo-8-chip om te concurreren met Google en Intel.

Het gebruik waarvoor AI kan worden ingezet, wordt alleen beperkt door iemands verbeeldingskracht. En nu AI-hardware in prijs daalt, wordt verwacht dat embedded ontwerpen AI-mogelijkheden zullen toevoegen.

L vooruit kijken

De pandemie heeft ons gedwongen om alles anders te bekijken. Sommige industrieën zijn op hun kop gezet en kunnen voor altijd worden veranderd. Bedrijven in de reis- en entertainmentindustrie hebben moeite om zichzelf opnieuw uit te vinden, waarbij sommigen gedwongen zijn definitief te sluiten. Maar er is een hausse in telegeneeskunde geweest, deels mogelijk gemaakt door nieuwe medische apparaten die artsen en patiënten online met elkaar verbinden. Er kunnen nu meer vitale functies thuis worden gemeten en de gegevens kunnen op afstand beschikbaar worden gesteld aan artsen.

Ingebedde technologieën zullen blijven groeien, ook al heeft de pandemie de paden naar die uitbreiding mogelijk veranderd. Verwacht in de toekomst een explosievere groei in draadloze verbindingen, snellere embedded verwerking en computing, meer cyberaanvallen en tegenaanvaloplossingen, meer geavanceerde virtual reality en kunstmatige intelligentie in elk embedded ontwerp.

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EE Times Europe.