Celkový trh so vstavanými systémami za posledných niekoľko rokov výrazne vzrástol. So vznikom internetu vecí (IoT) a priemyselného internetu vecí (IIoT) sa technológia vstavaných systémov stala prostriedkom umožňujúcim rýchly rast inteligentných a prepojených ekosystémov internetu vecí. Široký, rôznorodý a vysoko fragmentovaný trh so vstavanými systémami zahŕňa softvér, vývojové platformy a hardvér. Stále viac priemyselných odvetví, produktov a služieb sa teraz spolieha na vstavané systémy. Priemyselné trhy pre vstavané systémy zahŕňajú komunikáciu, automobilový priemysel, letecký priemysel, spotrebnú elektroniku, vojenské systémy, ako aj priemyselné riadenie a ďalšie vrátane inteligentných miest.
Vstavané systémy sú zvyčajne kombináciou hardvéru a softvéru s pevnými alebo programovateľnými funkciami. Vstavané systémy môžu byť navrhnuté tak, aby podporovali jednu alebo viac špecifických funkcií vo väčšom systéme. Príklady zahŕňajú priemyselné riadiace systémy a stroje, automobily, vojenské systémy ako avionika a zbraňové systémy, lekárske prístroje, spotrebné produkty, smartfóny a automatizácia budov.
V prípade jednoduchých{0}}veľkoobjemových vstavaných zariadení pre spotrebiteľský trh môžu náklady na vstavaný systém predstavovať 99 % hardvéru a 1 % softvéru. V prípade vysoko špecializovaných, nízko{4}}objemových vstavaných systémov používaných v lietadlách, automobiloch alebo vysoko spoľahlivých priemyselných riadiacich systémoch však softvér môže predstavovať 95 % nákladov na vstavaný systém, ak zahŕňa testovanie a spĺňa štandardy zložitých aplikácií. Aby sa veci ešte viac skomplikovali, neexistuje jasná hranica medzi vstavanými systémami a počítačmi. Aj dnes sa vedú diskusie o tom, či je smartfón alebo inteligentná brána IoT vstavaný systém alebo samostatný počítač. Tam, kde tradičné brány IoT zhromažďujú dáta bezdrôtových senzorov a posúvajú ich do cloudu, nové inteligentné brány IoT a okrajové zariadenia môžu podporovať LAN, WAN, hardvérové komponenty pre trh so vstavanými systémami zahŕňajú čipy, dosky plošných spojov, firmvér, cieľové zariadenia a ďalšie. Softvérové prvky zahŕňajú vývojové platformy,{10}}operačné systémy v reálnom čase (RTOS), testovanie a ďalšie. Samozrejme, celkový trh s týmito vstavanými systémami podporuje oveľa väčšie zariadenia a stroje.
Vstavané zariadenia sú často poháňané softvérom, ktorý je integrovaný s hardvérom, vrátane systémov-na-čipe (SoC), polí{2}}programovateľných hradlových polí (FPGA), integrovaných obvodov (IC) navrhnutých na programovanie vstavanými vývojármi pre špecifické funkcie a iných verzií firmvéru. To sťažuje úplné oddelenie softvéru od hardvéru. Dodávatelia vstavaných systémov na tomto trhu môžu zahŕňať tých, ktorí ponúkajú iba softvér, ako sú vývojové a testovacie nástroje a operačné systémy v reálnom čase (RTOS). Rovnako ako tie, ktoré ponúkajú aj FPGA, SoC a ďalšie firmvérové produkty.
Celkovo sú vstavané systémy veľmi vyspelou technológiou a s neustálym vývojom nových, výkonnejších procesorov môže táto technológia teraz podporovať ďalšiu generáciu inteligentných zariadení, strojov, zariadení a tovární. Vstavané systémy predstavujú kľúčovú podpornú technológiu pre inteligentné, prepojené produkty, stroje a systémy, ktoré zahŕňajú priemyselný internet vecí a podporujú digitálnu transformáciu celých priemyselných odvetví.
Jedným z kľúčových trendov vo vstavanom priestore je vznik inteligentných okrajových zariadení, ktoré pomôžu začleniť priemyselné výrobné systémy a výrobné závody do digitálneho podniku. Vstavaná inteligencia v senzoroch a iných meracích zariadeniach umožní prístup, agregáciu a analýzu údajov na podporu pokročilej analýzy, vďaka čomu budú výrobné systémy a zariadenia súčasťou priemyselného ekosystému internetu vecí a digitálnych dvojčiat. Tieto sa stávajú kľúčovými technológiami, ktoré pomáhajú optimalizovať životný cyklus aktív, najmä fázy prevádzky a údržby.
Aby mohli využiť túto obchodnú príležitosť, poskytovatelia cloudovej aj okrajovej infraštruktúry budú musieť pokračovať v rozširovaní, aby podporovali miliardy senzorov a desiatky tisíc inteligentných systémov. Edge zariadenia musia byť prepojené a inteligentné. Celkový trh so vstavanými systémami je pripravený na výrazný rast v dôsledku obrovského dopytu po inteligencii na okraji. Rastúci ekosystém internetu vecí a neustály vývoj priemyselnej automatizácie na kybernetické{3}}fyzikálne systémy založené na prediktívnej a preskriptívnej analytike nakoniec povedú k autonómnym a samoliečiacim sa{4}}systémom. To bude hlavnou hnacou silou v odvetví rastu vstavaných systémov.
Vstavané systémy v priemysle
Vstavané systémy sú už desaťročia hlavnou technológiou v odvetviach ako letecký a obranný priemysel, automobilový priemysel, zdravotnícke zariadenia, komunikácie a priemyselná automatizácia. Ako sa architektúra procesorov vyvíjala a do systémov a zariadení je možné vložiť viac výpočtového výkonu, inteligencia a funkčnosť týchto systémov sa exponenciálne zvýšila. Vďaka tomu sú produkty, ktoré tradične používali vstavané systémy, inteligentnejšie a výkonnejšie a produkty v iných odvetviach (spotrebný tovar, domáce spotrebiče, športové potreby atď.) sú inteligentné a prepojené. Vstavané systémy sa stávajú neoddeliteľnou súčasťou takmer všetkého v našich životoch.
Automobilový priemysel
Automobilové aplikácie v súčasnosti predstavujú najväčšie využitie vstavaných systémov a pravdepodobne zostanú najväčším segmentom v nasledujúcich rokoch. V automobiloch sa vstavané systémy používajú na infotainment, bezpečnosť, informovanosť vodiča, údržbu a celkové riadenie systému vozidla. Potreba rozširovania vozidiel s pokročilou navigáciou, asistenčnými systémami pre vodiča a možnosťami komunikácie-do-pouličnej komunikácie len zvýši dopyt po vstavaných systémoch. Inteligentné riadenie systému sa navyše rozširuje so vznikom hybridných elektrických vozidiel a elektromobilov.
Vznikajúce plne autonómne vozidlá budú navyše vyžadovať vysoko inteligentné systémy. Oveľa zložitejšie ako vstavané systémy v dnešných vozidlách. Výpočtové systémy v týchto vozidlách budú musieť prevádzkovať viacero zložitých softvérov a systémov AI pre navigáciu, snímanie ciest a vozidiel, dopravné vzory, snímanie chodcov, vnímanie a hodnotenie rizík a ďalšie. Vyvíja sa nová generácia procesorov pre vstavané systémy, ktoré spĺňajú tieto výpočtové a spravodajské požiadavky.
Vstavané systémy automobilovej inteligencie
Pri diskusii na tému AI v automobilovom priemysle väčšina ľudí ako prvé napadne autonómne{0}}autá. Niet pochýb o tom, že vývoj áut bez vodiča je veľmi aktívnou oblasťou výskumu a že táto technológia bude životaschopnou súčasťou dopravy v budúcnosti, ak nie v blízkej budúcnosti. Dnešná realita je však taká, že algoritmy kognitívneho učenia sa primárne používajú na zlepšenie účinnosti, bezpečnosti a pridanej hodnoty k procesom okolo tradičných ručne poháňaných vozidiel.
Kým nebude automobilový priemysel pripravený posadiť umelú inteligenciu „za volant“, bude ju chcieť najskôr použiť v súčasných sériovo vyrábaných vozidlách so širokou škálou{0}}technológií asistencie vodičovi. AI je ideálna na poskytovanie pokročilých bezpečnostných funkcií pripojeným vozidlám. Funkcie asistencie vodiča zabudované vo vozidlách, ktoré dnes schádzajú z výrobnej linky, môžu vodičom pomôcť cítiť sa pohodlne s AI skôr, ako sa vozidlo stane úplne autonómnym.
Monitorovaním desiatok palubných senzorov dokáže AI rozpoznať nebezpečné situácie, automaticky brzdiť a ovládať vozidlo, aby sa predišlo nehodám, a detekovať a varovať vodičov pred nebezpečenstvom v iných vozidlách a okolo nich.
Jednou z oblastí, kde zákazníci z automobilového priemyslu v súčasnosti využívajú AI, sú cloudové služby založené na AI-na prediktívnu údržbu. Na rozdiel od konvenčných vozidiel dokážu pripojené vozidlá viac, než len varovať vodičov prostredníctvom kontroliek motora a upozornení na nízku hladinu pneumatík. V mnohých najnovších modeloch vstavané algoritmy AI monitorujú stovky senzorov a dokážu odhaliť problémy skôr, ako ovplyvnia prevádzku vozidla. Monitorovaním tisícok údajových bodov za sekundu dokáže AI odhaliť malé zmeny, ktoré môžu naznačovať zlyhanie alebo poruchu komponentov.
Zdravotníctvo
Zdravotníctvo je jednou z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich aplikácií pre vstavané systémy. Napríklad ručné a prenosné terapeutické zariadenia, ako aj zariadenia a vybavenie používané na monitorovanie vitálnych funkcií vo veľkej miere využívajú vstavané systémy. S malými vstavanými systémami, ktoré monitorujú srdcovú frekvenciu alebo identifikujú zablokované tepny, sa vstavaná technológia dostala aj do zložitých chirurgických zákrokov.
Zatiaľ čo sa fyzická veľkosť polovodičov, procesorov a čipov vo vstavaných systémoch používaných v zdravotníctve zmenšila, zaznamenávame aj exponenciálny nárast inteligencie a funkčnosti. To umožní novej generácii zdravotníckych zariadení pôsobiť a zasahovať do tela a jeho orgánov novými a inovatívnymi spôsobmi. Drobné, ale výkonné zariadenia budú môcť na diaľku monitorovať a určovať stav viacerých pacientov prostredníctvom mobilných zariadení pripojených k webovým-diagnostickým centrám.
Spotrebná elektronika
Spotrebná elektronika je už desaťročia hlavným trhom pre vstavané systémy, no s príchodom internetu vecí (IoT) tento trh naberá nový význam. Inteligentné pripojené produkty vyžadujú nové štandardy dizajnu a vstavaná inteligencia sa stala hlavnou súčasťou. Podnikatelskí inžinieri môžu do produktov, ktoré navrhujú, začleniť nové typy senzorov a softvéru.
Hodnota spájania strojov a zariadení v továrňach a infraštruktúrach je dobre známa, najmä pokiaľ ide o zníženie neplánovaných prestojov a optimalizáciu prevádzky. Obrovskú hodnotu bude mať prepojenie spotrebných produktov (inteligentné telefóny, zariadenia na monitorovanie srdcového tepu, inteligentné spotrebiče, osvetlenie, zabezpečenie atď.) na sledovanie, monitorovanie, ovládanie a ladenie. Týka sa to nielen používateľov produktov, ale aj životnosti produktov, ktorá v budúcnosti zlepší dizajn produktov, ako aj väčších systémov, v ktorých sú tieto produkty obsiahnuté.
Automatizácia budov
Automatizačné systémy pre inteligentné budovy a HVAC využívajú vstavaný softvér a hardvér, ako aj priemysel a v nasledujúcich rokoch budú rýchlo rásť. Keď vstupujeme do éry inteligentných budov a inteligentných miest, integrovaná inteligencia sa stane neoddeliteľnou súčasťou týchto inteligentných systémov. Automatizácia budov je primárne založená na monitorovaní a udržiavaní podmienok prostredia, osvetlenia a kontroly prístupu. Keď sa systémy stanú inteligentnejšími, funkčnosť inteligentnej budovy sa môže rozšíriť na prediktívne a normatívne systémy, ktoré určujú optimálne podmienky. Nakoniec je cieľom prejsť na plne autonómne a samoliečiace sa systémy. Tieto systémy budú založené na umelej inteligencii a strojovom učení, pričom všetky budú založené na vstavanej inteligencii.