Xilinx客户塑造美好的未来（2） 物联网, 工业, 智能

苹果也疯狂

不过Factory 4.0的信息-物理系统的能力还不止于此。它能将各种不同水平的人工智能带给已经智能化的系统，让工厂设备具备自动修正和自愈能力，且能够自动运行。例如工厂生产线上的机器人将能够检测自己是否运行在最佳状态下。机器人将运行自我诊断，判断部件是否有磨损，甚至还可以重启或调整自己的电机性能，以延迟系统失效。该信息可以联网到工厂的大型机系统，以便订购新的部件，同时加快其他机器人的工作速度，让工厂的总体效率保持不变。

工业物联网市场还包括与智能工厂具有相同的任意连接概念的智能电网和智能交通运输，但其规模更大，把自动化和互联互通扩展到了电网/飞机、列车、汽车和船运。以特大企业通用电气为例，其正在将智能化和联网系统推广到它服务的众多行业，包括电网、交通运输、石油天然气、矿业和水务系统。例如在铁路交通运输中，通用电气正在运用智能技术改造自己的机车以防范事故，监测系统磨损情况以开展更准确、更有预防性和预测性的维护。同时通用电气也正在积极开发能与自己的机车联网的智能铁路基础设施。这样便于铁路运营方高效率地运行自己的线路，相应地调度维护工作，以提高客货运输效率，再次最大限度地提高运营方的盈利能力。

各种类型的这些智能基础设施技术现在正在集成到被称为智能城市的IIoT细分市场上，预计到2020年这一更为庞大的产业全球市值将达到4,000亿美元。在本期一篇投稿中您将了解到，从英国布里斯托目前正在开展的一个项目中可以一瞥未来城市面貌。这个项目正在把城市环卫和维护、交通和电网管理、应急服务与企业及个人通信整合在一起，以创建真正联网的智能化城市。为此这个“开发的布里斯托”项目正在大力运用最新开放式安全网络拓扑，让希望为智能城市开发解决方案的企业把自己的网络连接到项目的主网络上。汉堡、芝加哥和东京等众多其他城市也正在积极发展智能城市。

随着网络流量在未来数年呈指数级增长，有线通信领域兴起的软件定义网络 (SDN) 和网络功能虚拟化 (NFV) 趋势，加上5G无线技术的问世展，将成为大规模电子系统融合时代实现智能城市及其它工业物联网市场进一步发展的关键。任意连接
为满足对更优质更经济网络拓扑的需求，经济高效地应对线上商务与娱乐和众多新兴IIoT应用所需的数据业务的爆炸式增长，通信行业正着力于两种相关的网络拓扑：软件定义网络和网格功能虚拟化。

传统有线网络以相当死板的专有硬件为基础，可编程性和多用性有限。SDN试图通过让决定数据发送目的地的顶层控制层功能与路由器和交换机等底层数据层功能（即实际转发送数据到选定目的地的设备）去耦来提升网络管理灵活性。在控制层和数据层间插入软件可编程抽象层，操作人员得以在软件中配置新应用，优先考虑和优化数据在控制层中的交付目的地，且在能根据不断变化的服务需求缩放的现有专有硬件上交付数据（或是通过厂商无关硬件利用添加的NFV实现）。

NFV方法让企业能进一步优化数据层功能。通过在软件中虚拟化原本极为昂贵专用硬件（路由器和交换机）的功能，NFV让在较廉价且较为通用的硬件上（个人计算机和商业数据中心）运行软件衍生的虚拟化功能成为可能。NFV让网络硬件资源能低成本扩展，同时在加入SDN后，能随世界各地的流量负荷增减按需缩放。

在无线通信前沿，5G有望达到新的数据率水平，不仅为手机用户带来更快的数据下载和视频流，还能提供更高带宽，促进IIoT和智能城市应用的融合。预计到2020年无线行业的无线网络将连接世界各地500多亿台设备。在相对于4G的众多优势中，5G有望将最终用户数据率提升10至100倍，同时降低下载时延达5倍。此外带宽增长还能够让更多个人和企业用上云服务和云存储。更多企业将能够创建覆盖世界各地新客户的虚拟存储，同时消费者也能够随时随地存储和访问数据。

相应地，支持云业务和存储需求的数据中心也需要大规模扩展，以容纳5G无线网络和SDN/NFV无线拓扑带来的惊人流量。当今的数据中心正在努力满足流量需求，但它们的功耗也在呈指数级攀升。数据中心目前消耗的电力占世界总电量的3%，同时排放20亿吨二氧化碳。如此巨大的耗电量让数据中心每年支付的电费超过600亿美元。鉴于数据中心流量预计到2017年年增长7.7ZB，难怪数据中心运维人员会寻求的新的硬件架构，在控制功耗上涨的情况下提升性能。

无处不在的安全
随着来自所有这些新兴智能市场的系统走向融合，实现大规模互联和功能交织，对于不法分子会有更多切入点，从而给更多基础设施和个人带来更大伤害和不利影响。正在积极把这些融合智能技术推向市场的企业意识到确保他们产品中所有接入点的安全性的严肃性。黑客使用价值100美元的消费类IoT设备攻破智能核反应堆的后门是一个严重的问题。因此融合网络中所有接入点的安全性将成为最优先考虑的问题，即便是对过去看似不要求安全的系统也是如此。

赛灵思锐意推动客户创新
在过去三十年里，赛灵思的客户已成为所有这些市场的领导者和关键创新者。在每一代视觉/视频、ADAS、工业以及有线和无线通信细分市场上赛灵思扮演者越来越重要的角色，如今赛灵思客户将赛灵思All Programmable FPGA、SoC和3D IC放在他们正在为这些新兴细分市场开发的更智能技术的核心位置。

预计到2020年,无线行业的无线网络将连接世界各地500多亿台设备。在相对于4G的众多优势中，5G有望将最终数据率提升10至100倍，同时降低下载时延达5倍。

赛灵思的更智能视觉/视频方案
凭借其在空间探索、军用航空和安全系统领域的丰富经验，赛灵思长期以来一直运用先进的视觉视频平台以及IP和方法为该市场服务，帮助客户打造智能视频/视觉系统。

客户正在自己的视觉平台中使用赛灵思All Programmable FPGA和SoC开展实时分析，开发具有高速对象检测/识别功能的ADAS系统、帮助外科医生以高精确度引导机器人装置的、拥有近乎实时敌友识别与跟踪能力的无人机和侦察系统。

即将推出的16nm Zynq UltraScale+ MPSoC拥有七个板载内核：四核ARM Cortex-A53、双核Cortex-R5和一个Mali GPU内核。借助该器件，赛灵思客户将能够开发出更智能、高集成度视频系统，推动ADAS向无人驾驶车辆发展，推动工业物联网向Industry 4.0工厂和智能城市基础设施发展。

从ADAS迈向无人驾驶车辆
在本世纪初，赛灵思就已经将汽车级产品纳入其FPGA产品组合。从那时起，汽车客户就让赛灵思产品在其通过电子产品丰富驾驶体验的努力中发挥越来越重要的作用。

在电子产品的支持下，汽车行业经历了一场伟大的质量、安全和可靠性变革。数十年来，汽车电子主要由连接车灯和收音机到电池和交流发电机的线束组成。随后到本世纪初，OEM厂商开始使用电子控制单元来取代极不可靠的机械作动器。自那时起，每年OEM厂商都会为自己的车辆产品线添加更先进的电子产品。而且，相当程度由于赛灵思 All Programmable器件的广泛使用，把这些创新带给消费者的开发周期在缩短。赛灵思器件曾经通过信息娱乐系统第一次登上汽车，但现在它们是ADAS不可或缺的组成部分。

如今赛灵思Zynq-7000 All Programmable SoC正在迅速地成为高级ADAS系统的事实平台提供方。奥迪、梅赛德斯奔驰、宝马、福特、克莱斯勒、丰田、马自达、尼桑、丰田、阿库拉和大众均属于在自己的ADAS系统中使用ZynqSoC或其他赛灵思All Programmable器件的OEM厂商之列。ZynqSoC发挥着多摄像头多功能驾驶员辅助平台、高分辨率视频与图形平台、车载网络和连接平台以及图像处理与识别平台的作用。客户将用于自己设计的最复杂、计算强度最高的功能的算法实现在ZynqSoC的逻辑部分，并把板载ARM处理系统用于串行处理。

拥有七个处理器的赛灵思最新Zynq Ultrascale+ MPSoC旨在进一步促进创新，推动OEM厂商向半无人驾驶和全无人驾驶车辆发展。由于在同一器件上集成了64位应用处理器、实时处理器、图形处理器、片上存储器和FPGA逻辑，OEM厂商可以开发出含V2V通信在内的更尖端的融合系统。此外，IIoT智能基础设施和智能城市还可利用同样的Zynq MPSoC平台实现V2X。内在的可编程性让V2V和V2I网络能够随标准的演进以及路上无人驾驶车辆的增多而扩展。