Manish Kothari, Phó chủ tịch cấp cao về phát triển phần mềm tại Silicon Labs cho biết: “Tôi tin rằng IoT sẽ phá vỡ nhiều ngành công nghiệp trong thập kỷ tới và hơn thế nữa”. Trong bài phát biểu quan trọng của mình tại Hội nghị Thiết kế VLSI 2022, Manish đã nói về những thách thức và tương lai của IoT cũng như tiềm năng trở thành một trong những công nghệ đột phá nhất của thế kỷ này.

Trong thời đại ngày nay, an toàn và thoải mái là điều tối quan trọng và tự động hóa đang đóng vai trò tích cực trong việc nâng cao lối sống, an toàn và thoải mái cùng với việc cải thiện hiệu quả. Và để hiện thực hóa tự động hóa, việc thu thập và xử lý dữ liệu là phần quan trọng nhất, được đảm nhiệm bởi Internet of Things (IoT).

Theo thuật ngữ thông thường, IoT về cơ bản là kết nối các ứng dụng và cảm biến khác nhau với đám mây hoặc kết nối chúng với Internet bằng nhiều giao thức không dây khác nhau. Việc đưa IoT vào quy mô lớn không chỉ cải thiện chất lượng cuộc sống mà còn làm tăng tính phức tạp lên gấp nhiều lần.

IoT đơn giản nhưng phức tạp

Các giải pháp IoT có vẻ đơn giản nhưng thực ra không đơn giản như người ta tưởng. Ví dụ: một hệ thống nhúng, là xương sống của hệ thống IoT, thường là một thiết bị có công suất thấp thực hiện một tác vụ đơn giản, có thể dễ dàng thực hiện bởi ngay cả điện thoại thông minh giá rẻ hoặc bộ vi điều khiển (MCU) đã có tuổi đời hàng thập kỷ. kết hợp với một cảm biến đơn giản có sẵn trên thị trường.

Thử thách thực sự ở đây không phải là hoàn thành nhiệm vụ hay thu thập dữ liệu mà là thực hiện tất cả những việc đó trong một hệ thống hạn chế về không gian, hạn chế về ngân sách, hạn chế về năng lượng và có thể hoạt động trong nhiều năm mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người. Và đừng quên vấn đề bảo mật, điều tối quan trọng trong hệ thống IoT. Hơn nữa, có một khía cạnh phù hợp về mặt thời gian đối với giải pháp IoT, tức là sản phẩm và các thành phần của nó phải duy trì tính phù hợp trong ít nhất 5 đến 10 năm.

Manish cho biết: “Giải pháp IoT có tuổi thọ ít nhất từ ​​5 đến 10 năm. “Vì vậy, có một khía cạnh liên quan đến thời gian của phần cứng và phần mềm, cả hai đều không thể lỗi thời. Bạn phải có khả năng nâng cấp khả năng của thiết bị, khả năng của phần cứng và phần mềm cho đến khi khách hàng cuối có sản phẩm.”

Chọn đúng SoC

Một hệ thống IoT cần phải cảm nhận, giao tiếp, thực hiện suy luận và tính toán, đồng thời cân nhắc tính bảo mật của hệ thống và dữ liệu. Những điều này đòi hỏi sự tích hợp chặt chẽ của kiến ​​trúc phần cứng-phần mềm. Các nhà thiết kế cần thiết kế các sản phẩm nhỏ gọn, chạy với công suất tối thiểu và sử dụng băng thông thực sự thấp trong khi chi phí cực kỳ thấp.

Để đạt được tất cả những điều này, việc lựa chọn một hệ thống trên chip (SoC) tối ưu là rất quan trọng. SoC là một trong những thành phần chính đóng vai trò quan trọng trong việc tích hợp tất cả các thành phần trong một hệ thống nhúng.

Ngoài các vấn đề đã thảo luận, SoC phải tồn tại trong nhiều năm và trong nhiều trường hợp, tồn tại hơn một thập kỷ chỉ với một viên pin dạng đồng xu. Vì vậy, sự tích hợp rất chặt chẽ tất cả các khía cạnh là cần thiết để có một giải pháp IoT tốt. Để khắc phục vấn đề, các kỹ sư đang cố gắng đơn giản hóa việc suy luận và để đạt được điều đó, chúng ta có thể quan sát quá trình phát triển của Micro Edge.

Suy luận tại Micro Edge

Suy luận đang biến dữ liệu thô từ các cảm biến và các thiết bị IoT khác thành một phần thông tin có thể thực hiện được. Trong suy luận chúng ta đã thấy sự phát triển của Micro Edge. Mặc dù nghe có vẻ quá lạ mắt nhưng Micro Edge không gì khác ngoài nơi đặt các cảm biến và thiết bị của bạn.

Theo Manish, “Khi bạn thực hiện suy luận ngay tại cảm biến hoặc gần thiết bị, bạn đang quan tâm đến vấn đề bảo mật, bạn đang gửi giải pháp được suy luận đó hoặc suy luận đó thay vì dữ liệu trực tiếp. Vì vậy, nó mang lại cho bạn độ trễ thấp hơn. Nó mang đến cho bạn một giải pháp an toàn hơn và rõ ràng là nó tiết kiệm chi phí.” Ông cho biết thêm: “Đây là một trường hợp sử dụng ngày càng phát triển, trong đó hoạt động suy luận diễn ra ngay tại cái mà chúng tôi gọi là Micro Edge nhờ các cảm biến và thiết bị hiện có tại hiện trường”.

Cần cấu hình hệ thống

Các ứng dụng IoT rất đa dạng. Từ bóng đèn đến máy theo dõi sức khỏe, máy móc trong nhà máy đến thiết bị theo dõi tài sản, chúng tôi có các ứng dụng đa dạng và nhiều ngành dọc vi mô khác nhau, với các yêu cầu rất khác nhau đối với từng ngành trong mỗi vectơ.

Vì vậy, việc thiết kế một giải pháp phù hợp cho mọi tình huống là không thể. Nhưng là một giải pháp chi phí thấp, việc một công ty thực hiện R&D từ con số 0 cho từng sản phẩm cũng là không khả thi. Bạn phải thực hiện các công việc phái sinh nhanh chóng để luôn phù hợp.

Hơn nữa, có những khách hàng công nghiệp và thương mại với yêu cầu số lượng lớn muốn có hệ sinh thái của riêng họ chứ không phải của Google, Amazon, v.v. về quyền riêng tư, bảo mật và bảo mật. Vì vậy, những người chơi mới trong phân khúc IoT có rất nhiều cơ hội để khai thác.

Manish cho biết thêm: “Chúng tôi có các ứng dụng đa dạng và các ngành vi mô khác nhau, với các yêu cầu khác nhau cho từng ứng dụng trong mỗi vectơ, cho dù đó là yêu cầu về cảm giác, yêu cầu về tính toán, v.v. Phần cứng-phần mềm của bạn cần phải có thể cấu hình được”.

Tìm kiếm cơ hội phù hợp

IoT có tiềm năng thay đổi cách chúng ta làm rất nhiều thứ. Chúng tôi không chỉ kết nối mọi thứ hay suy luận mọi thứ vì nó hay mà còn vì nó có tiềm năng thay đổi thế giới. Ngoài việc nâng cao sự tiện lợi và cải thiện lối sống, Manish còn cảm thấy rằng nó sẽ chuyển đổi nhiều ngành công nghiệp; nó sẽ biến đổi ngay cả những ngành được coi là công nghệ thấp, chẳng hạn như ngành xây dựng.

Manish đưa ra một ví dụ về cách IoT có thể mang lại lợi ích cho ngành xây dựng, vốn thường không yêu cầu tự động hóa. Ông tuyên bố rằng lượng thời gian và nguồn lực tối đa không được quản lý hiệu quả trong ngành xây dựng và thời hạn thường bị kéo dài do nhiều lý do, chẳng hạn như quản lý hàng tồn kho không đúng cách, công việc bị trì hoãn hoặc tài nguyên bị lãng phí do thời tiết xấu hoặc không phù hợp. điều kiện làm việc.

Đây là những lĩnh vực mà IoT có thể hợp lý hóa mọi thứ. IoT có thể giúp lấy dữ liệu trực tiếp về các công cụ, máy móc và thiết bị này, việc sử dụng thiết bị và công cụ cũng như hiệu quả của chúng. Tất cả các thông số này rất quan trọng để phân phối dự án đúng thời hạn.

Manish cũng tin rằng có những thông số khác, chẳng hạn như cách thức và thời điểm bạn bảo dưỡng và bảo trì thiết bị của mình hoặc trạng thái truy cập an toàn đối với một số công trường xây dựng này, nơi có nguy cơ vận hành, như trong hoạt động khai thác mỏ, nơi bạn có phải tính đến sự an toàn cá nhân. Vì vậy, làm thế nào để bạn đảm bảo truy cập an toàn?

Có những vấn đề rõ ràng ngay trước mắt mà chúng ta cần xác định và giải quyết để cải thiện cuộc sống, cải thiện hoạt động kinh doanh, hiệu quả và số tiền họ kiếm được. Đây chỉ là một ngành công nghiệp. Sẽ không có ai cho chúng tôi nhiều tiền chỉ để trông thật ngầu. Và trừ khi chúng ta bắt đầu giải quyết các vấn đề thực sự bằng cách sử dụng IoT, công nghệ này sẽ không thể phát triển được.

Những mục tiêu trong tương lai là gì

“IoT sẽ phá vỡ nhiều ngành công nghiệp trong thập kỷ tới và hơn thế nữa.”

Sự gián đoạn xảy ra do các công nghệ thường rẻ hơn và dễ sử dụng hơn. Ban đầu, xét về hiệu năng, những công nghệ đột phá này chỉ phù hợp với một bộ phận nhỏ người dùng. Theo thời gian, những công nghệ này được cải thiện và trở thành nhu cầu thiết yếu đối với hầu hết mọi người.

Hiện tượng này đã xảy ra nhiều lần. Một ví dụ điển hình là điện thoại thông minh, thứ đang khiến máy ảnh, máy nghe nhạc, PC, GPS cầm tay và nhiều thứ khác trở nên lỗi thời.

Theo nhiều chuyên gia trong ngành, IoT sẽ phá vỡ nhiều ngành công nghiệp trong những thập kỷ tới.

Để dự đoán sự phát triển của IoT, chúng ta có thể nhìn vào sự phát triển của điện thoại thông minh. Dòng thời gian của điện thoại được hiển thị trong Hình 1.

Có thể thấy, có sự tiến bộ vượt bậc sau mỗi thập kỷ kế tiếp. Cùng với những tính năng trong phần cứng của điện thoại, công nghệ mạng ngày càng được cải tiến. Từ 1G vào những năm 80, có thể truyền dưới 10kbps, tốc độ truyền dữ liệu tiếp tục được cải thiện theo hệ số mười.

Sự ra đời của công nghệ di động kỹ thuật số vào những năm 1990 đã thay đổi phạm vi của điện thoại di động. Từ một thiết bị duy nhất để thực hiện cuộc gọi, thiết bị di động đã có thêm các chức năng như chơi game và GPS, và về mặt suy luận, chúng tôi có một tính năng mới là văn bản dự đoán.

Sau đó, bước phát triển lớn tiếp theo xảy ra vào những năm 2000, khi tốc độ truyền dữ liệu tăng vọt từ 64kbps lên hơn 1Mbps. Điện thoại bây giờ có máy ảnh, màn hình cảm ứng, gia tốc kế, v.v. Đây là lúc công nghệ điện thoại di động thực sự phá vỡ thị trường. Bộ xử lý trong điện thoại thông minh bắt đầu bắt kịp với PC cơ bản, camera điện thoại ảnh hưởng đến việc bán máy ảnh ngắm và chụp cấp thấp và nhiều thiết bị khác nhau bị ảnh hưởng do những điện thoại thông minh mạnh mẽ này.

Điện thoại thông minh không còn đơn thuần là một công cụ liên lạc mà còn hơn thế nữa. Chúng tôi đã thấy mức độ tích hợp rất cao của các chức năng khác nhau, bao gồm khả năng tính toán, ý thức và chơi game—tất cả những thứ này bắt đầu phá vỡ một số ngành công nghiệp.

Sự tiến bộ đạt được trong thập kỷ đầu tiên đã khiến điện thoại thông minh được áp dụng rộng rãi, do đó mang lại làn sóng các nhà sản xuất khiến chi phí ngày càng thấp hơn mỗi năm trôi qua. Tốc độ cải tiến và tăng trưởng tiếp tục trong những năm 2010. Sự ra đời của 4G đã cải thiện tốc độ Internet và sức mạnh xử lý của điện thoại di động giờ đây có thể so sánh với PC cơ bản.

Camera của điện thoại bắt đầu hoạt động tốt hơn camera cơ bản. Và tương tự là số phận của các máy nghe nhạc, chẳng hạn như máy nghe nhạc MP3 và iPod. Điện thoại thông minh không còn là một điều mới lạ mà là một điều cần thiết.

Chúng ta mới đặt chân vào những năm 2020, nhưng hiện tại, điện thoại thông minh đã có đủ sức mạnh để cạnh tranh với những chiếc PC, máy ảnh tốt, v.v. Một số mẫu máy mới nhất có RAM và sức mạnh xử lý cao hơn hầu hết các máy tính xách tay cấp thấp. Chúng cung cấp độ phân giải cao hơn nhiều so với hầu hết các máy ảnh và Internet 5G có khả năng tương đương hoặc thậm chí vượt quá tốc độ truyền dữ liệu của Internet có dây hiện có ở nhiều khu vực.

Điện thoại thông minh hiện nay đủ an toàn để thực hiện các giao dịch ngân hàng và ở nhiều quốc gia, điện thoại thông minh đang được sử dụng làm phương thức chính cho các giao dịch hàng ngày. Tuy nhiên, còn quá sớm để thảo luận về những tiến bộ có thể sẽ đạt được của điện thoại thông minh trong thập kỷ này!

Tương lai của IoT

Công nghệ IoT đang ở thế hệ thứ hai về mặt phát triển. So với điện thoại di động, IoT giống như điện thoại phổ thông vào những năm 1990. Công nghệ IoT đang được một số ít người áp dụng nhưng nó vẫn chưa trở thành một điều cần thiết đối với hầu hết mọi người.

Từ quan điểm nút quy trình, xét về khả năng suy luận, xét về khả năng tính toán của chúng tôi, chúng tôi không thể đạt được tốc độ gigahertz, phải không? Ngày nay chúng ta có khả năng dưới gigahertz. Vì vậy, đây là những ngày đầu của IoT. Rất có thể, khi Định luật Moore phát triển, ý thức tích hợp cũng sẽ tiến triển và sẽ có những sai lệch mà các nhà cung cấp và người chơi sẽ được hưởng lợi.

Chúng ta thường nghĩ Định luật Moore là sự tích hợp kỹ thuật số và chúng ta có thể nói rằng IoT đang ở giai đoạn khởi đầu của hành trình Định luật Moore. Nó có thể có mức độ tích hợp chức năng cao do Định luật Moore điều khiển. Khi chúng ta nói về cảm biến, có rất nhiều giao diện tương tự trên cảm biến có thể được tích hợp. Vì vậy, sẽ có mức độ tích hợp cao.

Nó lại tương tự như trường hợp của điện thoại thông minh, với rất nhiều hạn chế. So với các công nghệ mà điện thoại thông minh đang cạnh tranh – bao gồm PC, máy chủ, máy ảnh, v.v. – điện thoại thông minh có những hạn chế về nguồn điện, không gian, bộ nhớ và ngân sách. Vì vậy, có thể nói rằng các hạn chế của IoT là tương tự nhau.

Chúng ta có thể mong đợi mức độ hội nhập cao sẽ diễn ra trong vài thập kỷ tới. Một số kỳ vọng khác là:

Kiến trúc không có đám mây để khắc phục các hạn chế về thiết kế

Công nghệ không có đám mây sẽ nâng cao các lĩnh vực khác nhau của IoT. Nó sẽ cung cấp nhiều lựa chọn hơn và linh hoạt hơn đồng thời giảm chi phí cho các ứng dụng kết hợp phần cứng, phần mềm và truy cập dữ liệu hiện đại. Bạn có thể nghĩ đến nhiều loại kiến ​​trúc không có đám mây, như mạng lưới mang lại độ trễ và quyền riêng tư tốt hơn. Trên thực tế, có một số công ty đã nghĩ đến việc thử nghiệm kiến ​​trúc ngang hàng không có đám mây. Do đó, quyền riêng tư và độ trễ giảm sẽ là lý do lớn nhất cho việc áp dụng công nghệ không có mây.

Mạng tự tổ chức

Mạng tự tổ chức (SON) sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI), phân tích dự đoán và thuật toán phần mềm được tối ưu hóa trước để cung cấp các chức năng tự động, chẳng hạn như tự cấu hình, tự tối ưu hóa, tự phục hồi và tự bảo vệ. SON đơn giản hóa việc quản trị mạng bằng cách cho phép tạo môi trường plug-and-play cho tác vụ mạng. Có hơn 50 giao thức không dây khác nhau phục vụ nhiều nhu cầu khác nhau. Bluetooth có vai trò khác với Wi-Fi và giao thức dưới gigahertz cũng vậy, cung cấp cho bạn phạm vi vài km.

Lợi ích của việc triển khai SON là nó sẽ cho phép chúng ta thay đổi giao thức một cách nhanh chóng. Ví dụ, bộ đàm phát có thể tự động điều chỉnh các thông số như công suất truyền để tránh nhiễu và tối đa hóa cả vùng phủ sóng và công suất. Nó cũng cung cấp khả năng bảo mật tốt hơn vì mạng tự tổ chức tự động bảo vệ chính nó khỏi sự xâm nhập của những người dùng trái phép.

Phần mềm nguồn mở

Một điều rất thú vị khác chắc chắn sẽ xảy ra trong phần mềm là khả năng mở rộng quy mô. Trong một thế giới có vô số ứng dụng và trường hợp sử dụng, không thể phục vụ được yêu cầu của từng khách hàng. Đây là nơi giải pháp mã số 0 có tiềm năng thay đổi thế giới. Giải pháp mã 0 sẽ cho phép khách hàng lấy mã, kéo và thả trình kết nối trong nền tảng trực quan—và mã được xuất ra và sản phẩm đã sẵn sàng hoạt động.

Tăng trưởng với phần cứng nguồn mở

Phần cứng nguồn mở (OSH) là các sản phẩm công nghệ vật lý được sử dụng miễn phí mà bất kỳ ai cũng có thể tạo và sử dụng mà không có bất kỳ vi phạm bản quyền nào. Có một cộng đồng nguồn mở lớn được hỗ trợ bởi các nhà sản xuất thiết bị điện tử và những người tự làm trên toàn cầu. Một ví dụ như vậy là các dự án Arduino dành cho bộ vi điều khiển và NodeMCU, một nền tảng IoT nguồn mở. ATVSLĐ chắc chắn sẽ phát triển và tạo ra nhiều mô hình kinh doanh khác nhau sẽ làm thay đổi các ngành công nghiệp. Hơn nữa, nó sẽ trao quyền cho các cá nhân tạo ra các giải pháp IoT, từ đó dân chủ hóa IoT.

Cơ hội SAAS lớn

Nhu cầu về khả năng cấu hình của phần cứng và phần mềm tạo ra cơ hội lớn cho phần mềm dưới dạng dịch vụ (SAAS). Vì có một thị trường đa dạng với các yêu cầu cụ thể nên IoT cần đáp ứng rất nhiều nhu cầu khác nhau, chẳng hạn như tính bảo mật và mức độ phù hợp về thời gian. Vì vậy, có cơ hội cho một mạng lưới dày đặc gồm các nút mạnh mẽ. Ví dụ: mỗi cột chiếu sáng có trong lưới điện thông minh sẽ có một số loại SoC có thể tự tổ chức và giúp bạn về vị trí, cảm biến, v.v. Bạn cũng có thể nghĩ đến việc chạy blockchain trên đó.

Mặc dù điều này có vẻ xa vời nhưng chúng ta sẽ nói về những điều này trong tương lai vì chúng ta sẽ có sức mạnh tính toán mạnh mẽ trong các nút này. Chúng tôi đang nghĩ về 5G tương đương với IoT, sẽ có 8, 10, 12 lõi cung cấp sức mạnh tính toán đáng kể. Bộ nhớ sẽ chỉ phát triển trong tất cả các mạng khổng lồ sẽ có trong tương lai.

Đây đều là những dự đoán, nhưng điều chắc chắn là IoT có khả năng đột phá rất nhiều ngành công nghiệp và thay đổi thế giới theo hướng tốt đẹp hơn.

Bài viết này dựa trên bài phát biểu quan trọng của Manish Kothari tại Hội nghị Thiết kế VLSI 2022. Ông là Phó Chủ tịch Phát triển Phần mềm tại Silicon Labs. Bài báo được chép lại và giám tuyển bởi Sharad Bhowmick, người làm phóng viên công nghệ tại EFY.

Manish Kothari là Phó chủ tịch cấp cao về phát triển phần mềm tại Silicon Labs

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://iot.electronicsforu.com/content/tech-trends/iot-might-disrupt-technologies-for-greater-good/