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瑞士不只需名表，还正引领物联网创新

2023-1-28 15:29| 发布者: 夏梦飞雨| 查看: 156| 评论: 0

放大缩小

简介：当我们看到智能手表(如Apple Watch)、协作型电子白板(如Google Jamboard)或以至是咖啡机等时下盛行的连网设备，常常都会觉得这一定是“硅谷”这个高科技天堂中最优秀、最聪明的人发明的。的确，许多有着知名品牌背书 ...

当我们看到智能手表(如Apple Watch)、协作型电子白板(如Google Jamboard)或以至是咖啡机等时下盛行的连网设备，常常都会觉得这一定是“硅谷”这个高科技天堂中最优秀、最聪明的人发明的。的确，许多有着知名品牌背书的产品都来自硅谷。

不外，再认真想想。近来，这些产品的大多数底层软件与硬件经常都是来自其他地域的创新成果。

瑞士，就是一个最佳写照；特别是瑞士洛桑联邦理工学院(cole polytechnique fédérale de Lausanne；EPFL)。EPFL嵌入式系统实验室(Embedded Systems Laboratory)主任兼该校教授David Atienza最近接受了《EE Times》采访，他通知我们，从EPFL毕业的许多学生——目前任职于此处的新创公司，往常都是为连网设备开发软件(或软件与硬件)的幕后重要推手。固然Atienza不愿透露他们的名字——无论是个人还是新创公司，但他解释说，EPFL正疾速展开成为瑞士的创新中枢。

瑞士不只需名表，还正引领物联网创新

EPFL嵌入式系统实验室主任David Atienza

例如，当我们在他的办公室采访期间，Atienza收到了一个小包裹。拆开礼盒一看，里面躺着一只卡地亚(Cartier)手表。但他随手就将它送到实验室去中止拆解，看来在这实验室中的学生经常拆解一些奢华的手表，就像生物学家解剖青蛙一样。

因而，当万宝龙(Montblanc)、豪雅(Tag Heuer)或Cartier等奢华品牌打算为其传统的钟表设计分离先进的穿戴式技术时，EPFL通常是他们的优先选择。

洛桑并不是硅谷。但是，EPFL及其创新园区(Innovation Park；由200多家公司组成)曾经汇集了多家企业协作同伴——包含新创公司和大型企业，如思科(Cisco)、英特尔(Intel)、罗技(Logitech)和雀巢(Nestlé)等。他们都曾经在洛桑部署了设计团队，就近应用EPFL的优势。

系统级研讨

Atienza鼎力推进系统级研讨，并亲身投入软件与硬件的研讨。Atienza曾经在西班牙马德里康普顿斯大学(Complutense University of Madrid；UCM)取得计算机科学硕士学位，随后又经由欧盟(EU)的Sklodowska-Curie出色青年资助计划，自IMEC与UCM取得计算机工程的双联博士学位。他深信硬件和软件的协同设计，才是智能连网设备的未来潮流。

他在十年前参与ERFL，希冀最终培育出知晓软件与硬件的学生，因而，在教授学生时并不只是着重于单独的计算机科学或SoC设计。

这种所谓的“全能”(full-stack)教学途径在10或12年前是相当新颖的，由于大多数的学术机构都脱离不了传统课程，因而关于Atienza的想法十分不以为然。但是，EPFL打算放手一搏。

在Atienza眼中的电子世界，理想的状况就是这样的。过去几十年来，芯片设计人员和软件开发人员曾经习于埋首于自己的事情——他们彼此独立——前面的人只专心做硬件，后面接手的人就专做软件开发。Atienza以为这使得两个社群之间的差距越来越大，而且越来越脱钩。

Atienza指出，即便时至今日，有些在传统硬件公司和EDA范畴工作的人依旧把“全能开发视为一种荒唐的想法”。

为什么力推“全能”？

随着社群之间不时分化，芯片设计人员开发的SoC将会缺乏软件认识。同时，软件设计也无法充份应用系统中的硬件功用。Atienza解释说，由于你完整不知道其他社群正在开发什么，最终也只能开发出次优的系统设计。

但是，产业开端走向垂直整合。Atienza说：“苹果公司(Apple)就是一个最佳的例子。Apple由于为其iPhone设计自家的应用处置器，从而定位自家公司必须为其软件与硬件完成优化。”

“像Apple这样的大公司，就能够经由采用自家硬件与流程，最终迈向全能开发。”但是，Atienza指出，其他公司却经常疏忽了这一点，由于他们既没有自己的设计流程，也缺乏以“更通用方式”促进硬件和软件“协同设计”的EDA工具。

就在上个月，Atienza在意大利Fiuggi的第14届国际先进计算机架构与高性能嵌入式系统编译暑期学校(ACACES)教授课程。Atienza说：“在今年的ACACES上，我的教室里挤满了人——超越200名博士生和专业人士，他们都在努力地学习如何为物联网(IoT)系统打造完好的软硬件(HW-SW)协同设计堆栈。”

他指出自己也曾经是一名学生，参与了同一所暑期学校的第一届课程，重点在于教授经典的计算机架构。往常，该校的课程融合了硬件和软件设计的不同元素。固然他们教授硬件课程，包含内存、GPU和神经网络加速器等，但也提供系统设计课程。他解释说，这将有助于学生更深化地学习边沿运算系统、平行软件开发、保险性以及实时设计等。

IoT设备的演化

IoT设备的展开依旧在持续停顿中。但业界肯定控制到的一件事是边沿运算的重要性。Atienza说：“你必须进步硬件运算和数据贮存才干，才干让IoT设备尽可能地在本地和边沿处置最多的数据。”

就像Apple Watch从Series 1到Series 2 (GPS)和Series 3 (GPS + Cellular)的演化过程，就是一个很好的例子。

Atienza并以通讯成本为例解释，透过蓝牙将数据发送到手机后再发送到云端，这一笔通讯成本可不小。因而，“你在边沿能做的事情越多，你的IoT设备就越有效率。此外，必须发送到远程的数据越少，就越能保有保险与稳私性。”

除了衔接性之外，供给商近来关于在IoT设备中添加AI功用变得越来越有兴味。“但在启动开发项目之前，IoT公司首先必须思索为什么要将他们的设备衔接到因特网，他们希冀AI做什么，以及，最重要的是，这些AI如何使消费者受益。”

例如，在连网灯泡的展开早期，有些消费者关于运用智能手机就能翻开和关闭灯光感到十分兴奋，但却忘了先想看看究竟是以智能手机中止互动还是直接手动切换墙上开关比较方便。

Atienza以为，AI正蔓延至IoT话题的部份缘由在于AI能够“自动化”用户的决策过程。消费者更等候他们的设备被“锻炼”成自主为其做出正确的选择，而不用不停地被请求在智能手机屏幕上弹出的选单上做选择。

但是，在IoT设备上添加神经网络并非易事。

Atienza说，“一体适用”(one-size-fits-all)的通用AI并不存在。关于某些IoT设备，Atienza的团队尝试了卷积神经网络(CNN)和随机森林(Random Forest)——两种不同的AI模型，以便于比较其结果。基于判定树的模型，如Random Forest，被以为是“更简单的AI”。Atienza说它的效果更好或比CNN更强大，细致取决于某个IoT设备所需的可用数据集、速度和大小。但是，当没有专家可用于手动制造功用时，CNN可能会更胜于Random Forest。

关于在IoT设备中优化软硬件(特别是神经网络加速器)的IoT系统设计人员而言，添加AI也为其带来了更大的压力。

即便在选择了AI模型之后，应战这才开端，接下来才是真正艰难的部份。

AI并未提供有关如何检测特征与学会作出某个结论的线索。假如少了解读AI思想的基本才干，Atienza问道：“你如何考证他们[支持AI的IoT设备？”他解释说，他的团队最终部署了各种相对的神经网络，以了解AI正在检测哪些功用。

当然，我们曾经从汽车界了解到，当自动驾驶车制造商必须为其AI驱动的车辆中止保险考证时，AI正是其中最棘手的问题。在此状况下，自动驾驶车很可能让人们的生命遭到要挟。

但是，Atienza强调，“假如支持AI的IoT设备无法发挥作用，就会扼杀市场机遇，以后人们也不会买账。”

Atienza表示，他在EPFL的团队参与了Nespresso连网咖啡机系列的开发。该系列的第一款产品已于两年前推出。下一代Nespresso连网咖啡机计划于今年秋季推出。

视频链接：https://www.youtube.com/watch?v=yAxVcAhoT7A&feature=youtu.be

企业培训

Atienza及其团队有效应用了EPFL与企业同伴的协作成果，提供了为期三天的IoT课程。下一次的课程计划于9月初开设，范围将涵盖三大主题：针对云端IoT边沿运算的智能平台(硬件和软件设计、功率/能源请求)、IoT通讯(协议、网络、最新规范)，以及保险的IoT应用(工业4.0和穿戴式IoT设备等)，包含数据搜集和数据剖析等实践案例研讨。

Atienza也在中国深圳和香港私自提供相似的课程，特别是提供给一些大型的中国企业。

Atienza以为，在企业内部提供培训至关重要。“公司通常未能真正定义其IoT设备应该做些什么，他们常常缺乏深沉的技术才干，也不了解系统背地的运算成本及其随着增加更多功用带来的更多成本。”他说经常看到一些公司求助于其开发团队，请求开发可支持“蓝牙、应用程序(App)、AI和区块链(blockchain)”的IoT设备。这些请求都是企业规范IoT清单的抢手关键词。

但是，Atienza表示，最重要的项目却从未列入此清单中：“它关于消费者有什么益处？”

在接下来的几页中，我们将透过图片看看EPFL学生们正在中止中的一些计划，并且来个瑞士EPFL校园之旅。

校园健身监测计划

EPFL在校园中推出了一项健身监测计划。它连手洛桑大学(University of Lausanne)、运动与健康中心(Sports and Health Center)以及当地一家新创公司Be.care，共同“树立了一个架构，透过最新的穿戴式技术(智能手表和智能手机的客制App)，运用校园中学生和教职员的数据”。

瑞士不只需名表，还正引领物联网创新