As principais tendências da indústria estão moldando o design incorporado

As tecnologias integradas estão evoluindo - com desempenho mais rápido, tornando-se mais compactas e custando menos. Um supercomputador com uma unidade de processamento gráfico (GPU) pode ser segurado com uma das mãos e adquirido por menos de US $ 100. Ele pode ser usado para fazer desenvolvimento de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina. Os módulos de IA de que os carros autônomos precisam para controlar o veículo agora podem caber no carro. Vejamos as cinco principais tendências.

Um crescimento explosivo está acontecendo para conexões sem fio

De acordo com a Grand View Research, a internet das coisas está projetada para ser um mercado de US $ 1 trilhão em 2025. Isso representa um grande número de conexões, o que irá melhorar muitas áreas de nossas vidas, incluindo manufatura, varejo, energia, cidades inteligentes, saúde cuidados, transporte e muito mais. A iniciativa Indústria 4.0 do setor de manufatura pode ser a primeira a colher os benefícios. Com a manutenção preventiva, monitoramento de dados em tempo real e relatórios que as conexões IoT possibilitam, as fábricas inteligentes produzirão mais com menos.

A era 5G aumentará as velocidades de transmissão para 20 Gbps; 6G promete ser ainda mais rápido. E com a disponibilidade de redes de longa distância de baixa potência (LPWANs), junto com chips e dispositivos de fornecedores como NimbeLink, Sequans, MultiTech , Elektronik, Digi e Telit , o crescimento explosivo das conexões sem fio continuará a acelerar. A IoT estará em todos os lugares.

Velocidade é tudo

Os processadores multicore têm melhor desempenho porque podem dedicar núcleos individuais para executar tarefas computacionais exclusivas, como processamento gráfico. Quase todo mundo está familiarizado com processadores de 8 ou 16 núcleos. Ultimamente, porém, a Intel e a AMD têm lançado processadores de 128 núcleos. Arm, uma empresa de IP, colocou o desenvolvimento de um processador de 192 núcleos baseado em nós de 5 nm em seu roadmap, determinado a superar todos os outros. Não é à toa que a Nvidia, líder em GPU, está atualmente buscando a compra da Arm por um preço de US $ 40 bilhões.

Todo mundo está perseguindo a supervelocidade em antecipação à Internet 5G (atualmente demonstrou ser capaz de velocidades de downlink de 10 Gbps, contra 0,5 Gbps para 4G LTE). Os processadores, a Internet e os sistemas se tornarão não apenas mais rápidos, mas também super rápidos.

Separadamente, a missão da computação quântica é fornecer capacidade de computação muito rápida para pesquisa científica e aprendizado de máquina. A computação quântica pode permitir a solução de problemas em segundos, em vez dos dias que os computadores convencionais exigiriam para problemas semelhantes. Em vez de usar bits para representar um estado de 0 ou 1, a abordagem da computação quântica é usar um bit quântico, ou qubit, para representar 0 e 1 ao mesmo tempo.

Embora a computação quântica seja rápida, medir o qubit é um desafio. No entanto, uma equipe da Universidade Aalto da Finlândia recentemente foi capaz de medir o qubit usando apenas uma quantidade muito pequena de energia, potencialmente impulsionando a tecnologia.

Controlar a rota que um qubit fará é outro desafio. Mas pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT) e da City University of New York nos EUA relataram a geração e integração direta de emissores quânticos em uma plataforma de IC fotônica baseada em nitreto de alumínio.

Sem dúvida, a computação quântica desempenhará um papel no aumento da velocidade da computação, mas a computação quântica generalizada ainda está a alguns anos de distância.

Ataques cibernéticos estão se tornando mais frequentes e mais perigosos

Os ataques cibernéticos têm aumentado e, embora esses ataques sempre tenham sido perturbadores, estão se tornando cada vez mais perigosos. Conforme a pandemia se espalhou na primavera, por exemplo, a Organização Mundial da Saúde alertou que os ataques cibernéticos contra a organização haviam aumentado cinco vezes em comparação com o número do ano anterior. O infame ataque à rede elétrica da Ucrânia deixou 200.000 clientes sem energia, uma grande interrupção na vida diária - e não foi um incidente isolado.

Existem muitos tipos diferentes de malware. Em ataques de ransomware, os hackers confiscam um sistema e exigem um resgate de suas vítimas para devolver o controle aos legítimos proprietários. Os hackers de ransomware estão se tornando mais sofisticados e gananciosos. Eles atacaram empresas, instalações governamentais e até hospitais.

Em setembro, a morte de um paciente na Alemanha estava diretamente ligada a um ataque cibernético. Ela precisava de atendimento médico urgente, mas um ataque de ransomware ao hospital de Düsseldorf, para o qual ela havia sido levada às pressas, impediu a instalação de fornecer os serviços necessários para salvar sua vida. O paciente foi redirecionado para um hospital a 32 quilômetros de distância, mas era tarde demais. Este foi o primeiro relato de uma tragédia desse tipo, mas pode não ser o último.

Com o estabelecimento de mais conexões e velocidades 5G mais altas, esses ataques provavelmente se tornarão mais frequentes. Para combatê-los, as organizações estão intensificando seus esforços de segurança cibernética. As projeções são de que as receitas de cibersegurança chegarão a US $ 254 bilhões até 2025. O software e hardware de segurança incorporada estão crescendo exponencialmente. Novos designs de hardware têm cada vez mais silício de segurança integrado da Infineon, Microchip, STMicroelectronics, Micron, Winbond e outros.

A corrida entre os ciberataques e os contra-ataques vai esquentar.

A realidade virtual está se tornando realidade

Desde o desenvolvimento inicial da realidade virtual 3D para jogos, a RV e suas ramificações evoluíram para um negócio sério e lucrativo. O conceito inicial de VR evoluiu para incluir realidade aumentada (AR), realidade mista ou mesclada (MR) e realidade estendida (XR), expandindo a tecnologia em uma gama de aplicações industriais e comerciais.

AR é ideal para treinamento. Os usuários usam óculos de proteção transparentes com informações sobrepostas na tela. As informações podem ser, por exemplo, instruções para realizar um procedimento de reparo de equipamento. O MR dá um passo adiante, permitindo que os usuários vejam tanto uma situação real quanto outros cenários possíveis, misturando imagens reais e criadas. Por fim, o XR é o aplicativo definitivo, projetando imagens holográficas que parecem coisas reais e físicas. Por exemplo, o XR daria uma nova dimensão à conferência remota; ao contrário da videoconferência tradicional, com o XR uma imagem da pessoa apareceria na frente do usuário como se uma reunião cara a cara estivesse sendo realizada.

Os aplicativos de RV que podem aumentar a produtividade abrangem uma ampla gama, incluindo medicina, manufatura, treinamento e entretenimento. Por exemplo, um doutor em treinamento requer muitas experiências práticas, que podem ser caras para configurar, se não difíceis de encontrar. Com a RV, uma simulação pode ser configurada para o médico interno praticar sem o risco de cometer um erro grave em um paciente real.

Óculos inteligentes de realidade mista Microsoft HoloLens (Imagem:Microsoft)

As organizações de Nível 1 que investem em RV incluem Microsoft, Google e Intel, entre outras. Os observadores do mercado esperam que novas inovações e oportunidades de RV surjam nos próximos meses. À medida que a pandemia avança, por exemplo, reuniões virtuais semelhantes a holográficos podem ser a melhor coisa depois de se encontrar com colegas cara a cara.

A inteligência artificial estará em cada design incorporado

A inteligência artificial e sua aplicação prática, o aprendizado de máquina, estão ganhando força, com mais designs embarcados que deverão incluir os conceitos ao longo do tempo. A IA hoje é usada em quase todos os segmentos que você possa imaginar, incluindo varejo, saúde, direção autônoma, e-commerce, manufatura, cadeia de suprimentos, controle industrial, entretenimento, bancos e muitos mais.

Por exemplo, um sistema baseado em IA pode ser equipado com uma câmera de vídeo para garantir que os trabalhadores usem o equipamento de proteção adequado durante a operação. Hoje, a fábrica inteligente equipada com IoT e AI pode aumentar a produtividade monitorando a operação em tempo real e fazendo com que a AI tome decisões que evitem erros operacionais. No longo prazo, a IA poderia fazer muito mais. Em uma visão da fábrica futura, a instalação usaria IA e robótica para se reequipar em tempo real para a produção de um produto diferente. Uma linha de montagem configurada para construir dispositivos médicos em um dia, por exemplo, pode construir smartwatches vestíveis no dia seguinte.

A IA também pode tornar as transações bancárias e outras transações mais seguras. Flowchain, uma organização de blockchain baseada em código aberto com sede em Taiwan, propôs uma maneira de combinar IoT, IA e tecnologias de blockchain para criar uma abordagem de mineração de dados mais segura. Blockchain é uma solução de razão eletrônica relativamente nova para garantir a segurança. Quando uma transação está pendente, todas as partes interessadas são notificadas e devem concordar antes que ela seja permitida.

As parcerias em IA incluem uma colaboração entre a Nvidia e a VMware, uma empresa de software que ajuda segmentos industriais a se conectar a nuvens múltiplas. Os parceiros pretendem fornecer uma plataforma empresarial ponta a ponta para IA. A Intel se alinhou com o Centro de Computação da Universidade de Heidelberg em uma tentativa de alcançar de fato líder Nvidia.

Ao mesmo tempo, mais hardware de IA está se tornando disponível, a um preço mais acessível. A Nvidia anunciou recentemente um módulo GPU reembalado com um preço de US $ 59, com a intenção de disponibilizá-lo ao público. O módulo compacto oferece muitas portas de E / S, incluindo USB, HDMI e Gigabit Ethernet, e suporta os projetos de código aberto baseados no módulo.

Jetson Nano 2 GB da Nvidia (Imagem:Nvidia)

A startup de AI Hailo lançou recentemente um módulo de aceleração de AI baseado em seu próprio chip Hailo-8 para competir com o Google e a Intel.

Os usos que a IA pode fazer são limitados apenas pela imaginação. E com a redução do preço do hardware de IA, espera-se que os projetos embarcados adicionem capacidade de IA.

L olhando à frente

A pandemia nos forçou a olhar tudo de forma diferente. Algumas indústrias foram viradas de cabeça para baixo e podem ser alteradas para sempre. As empresas nos setores de viagens e entretenimento têm lutado para se reinventar, com algumas sendo forçadas a fechar permanentemente. Mas houve um boom da telemedicina, possibilitado em parte por novos dispositivos médicos que conectam médicos e pacientes online. Mais sinais vitais agora podem ser medidos em casa e os dados disponibilizados aos médicos remotamente.

As tecnologias incorporadas continuarão a crescer, embora a pandemia possa ter alterado os caminhos para essa expansão. Olhando para o futuro, espere ver um crescimento mais explosivo em conexões sem fio, processamento e computação incorporados mais rápidos, mais ataques cibernéticos e soluções de contra-ataque, realidade virtual mais sofisticada e inteligência artificial em cada design incorporado.

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EE Times Europe.