智慧製造2020.01.14

AIoT比你想像的更觸手可及 _ From Embedded to AIoT

飛飛

硬體 物聯網 服務

 

Embedded Single Board Computer 嵌入式單板電腦,聽起來總是很神祕,看起來則是一塊綠色電路板,上面佈滿密密麻麻的銅線迴圈、一塊塊像釘子板的方塊體,還有更多樂高組合積木般的各形各狀電子零件……似乎實體倒更讓人眩惑於這塊小小板子,竟足以延伸連結其背後大世界的不可思議。

 

嵌入式系統、工業電腦、Embedded Computer……種種名稱或許隨著用途、功能等有著如千面女郎般的各種面貌,卻更彰顯其具巧妙變化利用的萬用草根特性。Embedded Single Board 實際上是以Microcontroller或Microprocessor為核心元素,附裝記憶體、電源、對外接口介面等週邊裝置,構成具電腦運算功能的一塊模組板。其體積迷你、基本資料處理功能完善的特性,非常適合作為大型機具或電子系統的其一功能模組,隱身於各式各樣的機械、設備、裝置,甚至攜帶型工具、用具之中,大如工業機具組、電視,小如Mp3 播放器、數位手錶,直到電話、手機、各類家電、自動販賣機等,其實在我們生活中隨處可見,只是平常看不見。

 

From Embedded to IoT

 

物聯網 Internet of Things 正是以物聯為其概念核心,跨出電腦專屬裝置的硬體限制,直接裝設核心運算單元於任何適用的物件,例如:CNC機具、監控攝影機、生理測量儀器等,結合功能裝置與資料處理單元於一體。Embedded SBC 與IoT之間的相通之處,不謀而合,也不難看出。過往嵌入式電腦主要執行運算相關的資料處理,促使機械性裝置邁入數位電子化操作,於是我們的洗衣機有了毛料、被單、絲質襯衫等預設功能行程;CNC也能針對工料特性,由資深人員預設標準時程與條件,像是主軸轉速機能、刀具補正機能等。透過嵌入式電腦所導入的數位電子化時代,既大幅降低了使用者必要的學習技能,減輕人力負擔,也讓我們邁入標準化製程、產品規格明確的消費者時代,精準量化實質提升了品質,也增進生產良率。

 

如此,顯而易見,從 Embedded 銜接 IoT物聯實務看來並不遙遠,而物聯網也不是那麼一切從頭……可以請老闆放心。事實上,嵌入式電腦可說是IoT前導性裝置與系統,將Embedded SBC 稍微變更設計,加入與時並進的Sensor、(Wireless) Communication 相關週邊,就能基於原先的數位電子控管基礎,導入感測以蒐集資料、CT無線通訊以資料實時交流等功能,馬上華麗變身OT現場的物聯裝置。

 

Embedded SBC於IoT優勢在於:

 

Integration Solution

 

一塊模組板就能納含核心運算、記憶等資料處理的完善基本功能,再透過各個 Interface 接口介面,就能外接各式各樣的裝置/設備,隨用途變化適用功能,例如:公車上就能以單一嵌入式電腦連接廣播系統、顯示版、煞車警示、後照監控鏡頭等各類車用裝置,方便駕駛中央監控車子內外的所有狀況,一目瞭然,亦增進行車安全;如此成為既具售後隨使用者調整的靈活運用,也具全功能面向的整合解決方案

 

不僅如此,Embedded SBC可如其名以裸機板形式內嵌於各機裝置/設備裡,也能加上強固外殼,化為獨立機件,成為可隨時外接或取下的加裝附件,像是:工廠內是遠端管理工具;或是駕駛座內如ADASIn-vehicle Computer;也可以成為賣場的POS 銷售點終端機。由於其為Single Board/外接附件形式,無論內嵌還是加裝,其安裝簡易程度幾乎可達 Plug-and-play,新加裝時也就輕鬆,升級時當然也方便。面對技術換代愈發時程縮短,以至5G AIoT的時不時竄起的技術洗牌(如:Edge AIBlock chain),Embedded System 愈發顯示其有助於縮短新型產品Time-to-market的優勢。

 

Heterogeneous Integration 異質整合是IoT技術的其一關鍵字。Embedded SBC亦不缺席,其可外接異質硬體裝置,從訊號燈、電子時鐘、機動工具機、量度計,以至車輛駕駛裝置、路燈、影像播放器等,數位到類比訊號都廣納連通;自然其軟體系統也具資料交流所需的高度互通性(Interoperability),具備實質萬物聯網的雄厚基礎。

 

Flexibility with specific purpose

 

嵌入式電腦的靈活運用可不只售後隨應調整,也表現在R&D 研發前的彈性客製化。Embedded SBC 從CPU、Memory 直到Interface 都可因應特殊專用,量身訂做。Smart Retail 概念中,如今已於各大連鎖店、賣場的Kiosk 就是最佳例子;非但如此,過往僅提供告示資訊、廣告播放、樓層導覽等功能的Kiosk,如今隨著電子支付的法規鬆綁及開通,搖身變為菜單+付款一手包辦的自動點餐 Kiosk,有效紓解高峰點餐人潮,增加點餐效率,也減低人力管理成本,創新商業流程,增進獲利;更重要的是Time-to-market毋需從頭研發;可見Embedded System 的彈性客製、專用打造的另一特點。

 

Embedded AIoT

 

2019年AIoT大爆發,從5G、Edge AI、Machine Vision 直到Visual Cloud等,各類AIoT 新興技術的相關應用浮上檯面、正式商用,Embedded SBC 這位千面女郎,猶如轉身成為AIoT時尚舞台的 It Girl 摩登新星,從智慧城市、智慧醫療到智慧製造,無一不可見其蹤影。

 

這或可說導因於嵌入式Embedded Single Board 在規格上具與時並進的方便性,CPU可以是FPGAVPU,也可以GPUSoC;接口介面可以是 PCIe,也可以是USB插槽;記憶體亦為SDD等級……無論是Sensor還是影音畫面都不難整合於Embedded設計之中;也是為什麼當 AI商業應用初始,Embedded System隨即可加入AI生態系的一員,既能採用VPU,獲益Visual Cloud體系支援;也能選擇TPU,一步享受Edge AI 的演算功力增進等,如此前瞻性的AI功能,已是從Supply Chain到End-consumer端零售業者,都可採購外接附件式現品,或接洽尋求Embedded 單機板客製,AIoT觸手可及自是不言而喻。

 

奠基於實時Real-time本質的互通性,Embedded SBC/PC與 IoT概念成了實現AI智慧理念的好搭檔。Embedded 既可為感測物聯,亦化身IoT GatewayEdge 邊緣裝置,還可變身Embedded Data Centre或是Cloud Server,百變女郎不為過。

延伸討論

智慧製造

讓AI來當 5G IoT Networks的CEO,你看可行嗎?

飛飛
虛擬化的浪潮吹向網路功能,也吹向網路功能據以建構的Infrastructure電信基礎設備。5G無線通訊進入商業化導入階段,無線電基地台如今也正當起步建構。光是5G 其中的高頻段特性,就可預期基地台所需數量將超越過往 2G – 4G時代,那麼不只是硬體需求,5G網路管理上也可見勢必有所變革。
智慧製造

Machine Vision 於視覺檢測的應用

飛飛
機器視覺 MV目前已到了成熟應用的商業化階段。在 Smart Factory 方面,除了門禁管制、監控裝置之外,Machine Vision 還可用於檢測、Robot Vision等。現階段MV視覺應用於檢測,不只是影像相關技術已達一定成熟度,還有相關的軟體、支援系統直到 AI等週邊也具相互配合水準,市場上已可見多種選擇。
智慧製造

AI 晶片不看熱鬧看門道……怎麼挑?

飛飛
又是IoT物聯網、又是AI 人工智慧,不只Cloud 雲端,還有 Edge 邊緣……當然,老闆照例叮囑的 「又要馬兒好還要馬兒不吃草」也不能忘 ─ 左手抓著效能、右手托著價格、頭上盤著功能、腳頂著低耗能……想要落實物聯網,滿足多方需求,首先AI晶片看仔細。