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「靜默地轉動世界的齒輪」— 無所不在的嵌入式系統

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我們為何選這篇

嵌入式不是耳熟能詳的科技明星,卻滿足你我無數的需求。存於「移動設備時代」的我們周遭所有的裝置,舉凡智慧型手機、平板裝置、GPS、高畫質電視、遊戲機就是嵌入式系統的應用。甚至物聯網、機器人、大數據、人工智慧,讓這些熱門的關鍵字化虛為實,以嶄新的應用出現在你我生活,背後不容小覷的推手也是嵌入式系統。

記者 / 吳思穎、蘇柏辰、黃裕哲

商機遍野、無處不在

根據英國電機工程師協會(IEEE)的定義,嵌入式系統是用於控制、監視、輔助操作機器和設備的裝置。它有哪些裝置能協助完成這些任務呢?有三個重要的模組組成這個系統:(1)感測器—能夠測量實際環境中的光源、距離、壓力、運動、加速度,甚至是物體表面的反射。(2)微型控制器—透過內裝的記憶體與微處理器,或外設埠的中央處理單元,是一部能夠用來執行程式的微型電腦。(3)輸出設備—有時也被稱為致動器(actuators)連接到感測器,輸出欲完成的指令,使其影響到實際的環境。由於嵌入式系統在不同的設計標的、特定用途會進行客製化設計,並結合軟硬體的特性,在視覺表徵上這些產品是沒有共通的特徵的。舉例來說,智慧型裝置、Smart TV、GPS等等雖皆為新興的嵌入式系統產品,但其使用用途、使用方式與使用目的盡不相同。另外,精簡型終端設備(thin client)、嵌入式伺服器(embedded server)、車載資通訊系統、收銀系統、建築、工業等應用領域也富含嵌入式商機。

此外,現代化的機電產品和醫療、測控等儀器,為滿足特殊用途,對系統的即時性、穩定度要求較高,亦帶動了客製化的嵌入式系統的生產。今年的國際電腦展見到許多大廠,不管是輝達(NVIDIA)、英特爾(Intel)或賽靈思(Xilinx),甚至鎖定各類可結合人工智慧的嵌入式應用,如製造、物流、零售、醫療、機器人、邊際運算與智慧城市等,挹注高效能、低功耗並可提供邊際人工智慧的自主機器。這些需求都極大地刺激了嵌入式系統的發展,走向產業化;與此同時,它也成為推進資訊產業的加速器,可所謂相輔相成!

隨著經濟復甦和生活水平提升,人們消費的目的不在只是滿足日常所需。單是要滿足這樣龐大市場需求及智慧應用的擴展,經濟部統計處估計,去年光第四季積體電路業產值便達到3,841億元,創下歷年單季新高,年增9.13%。當消費者的要求越來越苛刻,消費性電子產品不但要持續推陳出新,還須具備功能靈活性,滿足五花八門的使用需求;介面還要好看,容易學習上手,滿足高性價比。這時,合理、有效的嵌入式系統設計和優化,搭配以使用者為導向的調查與洞察,是產品設計成功不可或缺的環節。

為產品注入生命力,邁向軟硬協同時代

畢卡索有一段對電腦的評語很有趣,他說「他們毫無用處,只能給你答案」。純粹的硬體產品,空有外殼,不能互動,沒有靈魂。隨著科技與創新不斷發生,純粹的硬體在多種不同的技術交集應用之下,就像上帝吹了一口氣到用土捏成的亞當嘴裡,具有互動交流能力的系統就誕生了。還記得玩命關頭8,駭客侵入的自動駕駛車輛嗎?一部汽車之的生成,除了品牌原本的設計理念、功能建置,想法的實現需要依靠不同的嵌入式系統與軟體,搭配其他科技技術,如物聯網,種種的價值總合決定了產品的魅力與生命力。

隨著大數據運用和物聯網普及,以及工業4.0勢不可擋的發展趨勢,嵌入式系統需系統化地整合新專業技術,才能強化產品價值以有效區隔市場。2018年在深圳舉辦的「2018嵌入式技術及行業應用趨勢沙龍」,中國軟件行業協會嵌入式系統分會副理事長何小慶,直接對物聯網操作系統提出了新的挑戰。物聯網操作系統具有等五大特徵,現今雖然有分別有以嵌入式OS為基礎、通過擴展支持物聯網應用的操作系統,以及從雲端布局、拓展支持物聯網應用場景的操作系統,但產業生態鏈十餘類物聯網OS都處在發展初期,尚未有泛用的架構。怎樣在新技術崛起同時,因應情勢找到缺口,做出成績是現今產業的必解之謎。

為以滿足消費者需求,甚至產業的新缺口,產業間合作質量將日漸被重視。合作廠商是否具備卓越的技術能力與開發經驗,將影響嵌入式產品的穩定度;而嵌入式產品的優劣,會決定整體系統的品質。邁入後PC時代,數位應用系統需要具備更複雜的運算能力,身為其核心的低成本高效率的即時性嵌入式系統,也將因此應用得更廣泛、普及。當需求越來越大,企業不單要有意願深耕於嵌入式系統,以長期的技術軟硬體整合為導向的人才培育,亦當是企業重要的使命。

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關鍵字

嵌入式
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