應(yīng)對智能邊緣的軟件復(fù)雜性
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如果技術(shù)能在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的瞬間立即作出決策，會帶來怎樣的變化？這正是智能邊緣的核心潛力。智能邊緣存在于現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的交匯處。在這里，設(shè)備將現(xiàn)實世界的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的數(shù)據(jù)和有價值的洞察，為高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)、生命體征監(jiān)測(VSM)和協(xié)作機(jī)器人引導(dǎo)等應(yīng)用提供支持。未來，智能邊緣將釋放更大的潛能，重塑行業(yè)格局，提升生活品質(zhì)，而軟件將成為這一變革的關(guān)鍵。
隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，產(chǎn)品上市時間的壓力加劇，軟件工程逐漸成為一項日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。為了充分發(fā)掘智能邊緣創(chuàng)新的潛力并使之蓬勃發(fā)展，軟件開發(fā)人員需要解決與嵌入式系統(tǒng)和軟件定義系統(tǒng)有關(guān)的相互交織的復(fù)雜難題。比如，融合了多種處理器特有功能的多核異構(gòu)架構(gòu)，或是由供應(yīng)商、代理商和服務(wù)提供商構(gòu)成的更龐大的底層業(yè)務(wù)生態(tài)系統(tǒng)。
復(fù)雜性就好比能量。不能創(chuàng)建，也不能銷毀，只能轉(zhuǎn)移到別處。當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品或服務(wù)變得簡單時，其實是工程師和設(shè)計人員在供應(yīng)鏈中使用了更高效、更可靠的工具與資源，以更加智慧的方式優(yōu)化了底層機(jī)制。我們的愿景是以用戶期望的抽象程度（決定了用戶通過軟件所看到的系統(tǒng)細(xì)節(jié)程度）提供技術(shù)，然后以智能化方式與合作伙伴共同構(gòu)建軟硬件，從而消除復(fù)雜性。
智能邊緣供應(yīng)鏈中所有相互關(guān)聯(lián)的部分必須協(xié)同工作，以降低復(fù)雜性并實現(xiàn)最佳性能和效率。我們之所以使用“鏈”這個字，是因為流程中的每個環(huán)節(jié)都會影響下一個環(huán)節(jié)，一環(huán)扣一環(huán)，而且一個階段的延遲或失敗，會減緩開發(fā)速度，甚至導(dǎo)致整個流程停滯。鏈上的各個環(huán)節(jié)必須構(gòu)成一個由相互關(guān)聯(lián)的工具和技術(shù)組成的生態(tài)系統(tǒng)，還要形成一個由活躍的貢獻(xiàn)者組成的技術(shù)社區(qū)，從而促進(jìn)現(xiàn)代化的代碼管理和優(yōu)化效率。我們必須確保生態(tài)系統(tǒng)不僅安全，而且易于訪問。
ADI的Sensinel?心肺管理(CPM)系統(tǒng)就具備了這種適應(yīng)性。Sensinel設(shè)備是一種適合家庭使用的無創(chuàng)式、緊湊型可穿戴設(shè)備，能夠監(jiān)測心肺生理數(shù)據(jù)，幫助護(hù)理團(tuán)隊在早期遠(yuǎn)程監(jiān)測心力衰竭等慢性疾病。軟件會解析傳感器數(shù)據(jù)，以識別需要多加看護(hù)的患者。隨著系統(tǒng)收集的用戶數(shù)據(jù)越來越多，軟件和算法會不斷優(yōu)化，從而更精準(zhǔn)、高效地判斷哪些患者需要后續(xù)護(hù)理及最佳干預(yù)時間。
ADI的Sensinel CPM系統(tǒng)
隨著應(yīng)用功能不斷擴(kuò)展，軟件的規(guī)模和復(fù)雜性也不斷增加，對軟件工程師的開發(fā)效率提出了更高要求，用于驅(qū)動異構(gòu)多核架構(gòu)和智能邊緣應(yīng)用。
17.6萬 vs 近4000萬
1994年，Linux發(fā)布，總共有176,250行代碼。
截至2024年，Linux的代碼總數(shù)已將近4000萬行。
開發(fā)人員利用開源技術(shù)來加速問題解決和軟件開發(fā)過程。開源技術(shù)提供的透明度與寬松的許可協(xié)議，使開發(fā)人員能夠在其他人的成果基礎(chǔ)上，通過增強(qiáng)、修改和定制代碼來滿足自己的需求，在已有成果的基礎(chǔ)上持續(xù)創(chuàng)新。這種協(xié)作方法不僅促進(jìn)了創(chuàng)新和靈活性，還大幅減少了開發(fā)軟件所需的時間和精力。
然而，開源代碼的來源及其復(fù)雜的依賴關(guān)系可能帶來一定的安全風(fēng)險。有時，這些復(fù)雜的依賴關(guān)系會讓不法分子有機(jī)可趁，插入惡意代碼。為了降低此類風(fēng)險，業(yè)界采用多種安全措施，比如嚴(yán)格的代碼審查、自動安全掃描和使用可信的代碼倉庫。通過這些實踐，開源技術(shù)社區(qū)能夠在維護(hù)安全可靠的開發(fā)環(huán)境的同時，繼續(xù)蓬勃發(fā)展。
2007年，智能手機(jī)等諸多早期邊緣設(shè)備中采用的 ARM? CORTEX?-A9 處理器擁有約2600萬個晶體管。如今，ADI公司制造的智能邊緣器件擁有超過30億個晶體管。
SoC的集成方法利用了不同的架構(gòu)的特有優(yōu)勢，因此能夠優(yōu)化能效比、減少延遲并提高數(shù)據(jù)吞吐量。然而，為SoC設(shè)計軟件往往伴隨著復(fù)雜性，不僅要平衡每個處理單元的需求，實現(xiàn)同步和動態(tài)功耗優(yōu)化，還要保護(hù)數(shù)據(jù)完整性和單元之間的安全通信。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軟件必須具備良好的擴(kuò)展性，否則就可能出現(xiàn)性能瓶頸。而要優(yōu)化性能并實現(xiàn)出色的性能/能效比平衡，離不開精心的系統(tǒng)設(shè)計、先進(jìn)的工具和深厚的技術(shù)知識。
為異構(gòu)架構(gòu)開發(fā)軟件可能相當(dāng)復(fù)雜，需要廣泛的專業(yè)知識、工具和標(biāo)準(zhǔn)化，且往往超出單個公司的能力范圍。完善的生態(tài)系統(tǒng)能夠通過行業(yè)參與者之間的協(xié)作來促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化。得益于標(biāo)準(zhǔn)API、框架和工具，軟件能夠在不同平臺上高效運行，對于跨架構(gòu)擴(kuò)展應(yīng)用至關(guān)重要。
生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的參與者可以共同開發(fā)新技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)和最佳實踐。這有助于在軟件工具、開發(fā)技術(shù)和硬件優(yōu)化層面促進(jìn)創(chuàng)新，從而推動整個領(lǐng)域向前發(fā)展。這樣的生態(tài)系統(tǒng)能夠促進(jìn)協(xié)作，降低開發(fā)復(fù)雜性，確保公司和開發(fā)人員能夠高效地構(gòu)建、優(yōu)化和擴(kuò)展軟件。一個經(jīng)過審慎選擇與妥善管理的生態(tài)系統(tǒng)，有助于大幅減少冗余產(chǎn)品和服務(wù)方面的支出，從而降低成本并加速成果落地。
隨著技術(shù)向多核、多架構(gòu)硬件解決方案發(fā)展，當(dāng)今的軟件工程正面臨著愈發(fā)復(fù)雜的挑戰(zhàn)。然而，面對這種復(fù)雜性，許多工程師仍使用一些老舊的工具、中間件和軟件開發(fā)套件(SDK)來應(yīng)對這一復(fù)雜性，而這些傳統(tǒng)工具只適用于更為簡單的單核、單架構(gòu)環(huán)境設(shè)計的。現(xiàn)代異構(gòu)系統(tǒng)使用多種類型的處理器或內(nèi)核來實現(xiàn)出色的性能/能效比平衡，但傳統(tǒng)平臺無法提供現(xiàn)代異構(gòu)系統(tǒng)所需的開放、可擴(kuò)展接口。
為了幫助解決日益增加的復(fù)雜性，嵌入式軟件工程師需要開放的工具和環(huán)境，這些工具不僅能夠針對多核系統(tǒng)提供全面的系統(tǒng)可視性，還具備靈活性，以適應(yīng)不斷變化的開發(fā)需求。
下一代軟件源碼和編碼工具應(yīng)能夠提高應(yīng)用質(zhì)量，改進(jìn)開發(fā)流程，縮短產(chǎn)品上市時間，同時提高軟件開發(fā)人員的效率。為此，行業(yè)必須聚焦以下幾點：
投資開放標(biāo)準(zhǔn)和開源技術(shù)，以真正具有差異化的方式進(jìn)行集中投資。
利用透明的軟件供應(yīng)鏈和SBOM，加速可擴(kuò)展的軟件開發(fā)。
專注于設(shè)計安全原則和實踐，從邊緣到核心安全，確保完整性和隱私保護(hù)。
構(gòu)建開放的工具平臺，在設(shè)計時考慮到開發(fā)人員的需求，使開發(fā)、集成和測試更簡單、更快捷且更具可擴(kuò)展性。
為了在今后獲得軟件定義技術(shù)所帶來的優(yōu)勢，為人類與地球帶來福祉，我們必須解決硬件和軟件開發(fā)的復(fù)雜性，同時加快創(chuàng)新步伐。開發(fā)人員已準(zhǔn)備好響應(yīng)號召，但合適的工具和技術(shù)支持也必不可少。因此，行業(yè)必須圍繞開源、開放標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)作式生態(tài)系統(tǒng)凝聚共識，促進(jìn)高效、一致的投資。集體智慧與協(xié)同合作是應(yīng)對當(dāng)今挑戰(zhàn)、突破未來可能性的關(guān)鍵。
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