如何提高物聯網 (IoT) 運作效率？一直是業界關注的議題。除了一股腦兒將龐大數據傳送至云端、再回饋至終端的原始方式，英特爾 (Intel) 認為，IoT 特性是無所不在與實時智能響應，故贊同先借道中途咽喉要塞、對后送數據先做預處理的「霧運算」(Fog Computing) 概念——即「分布式協作架構」。Intel 物聯網解決方案架構師莊欽龍舉例，現今攝影鏡頭分辨率越來越高、檔案越來越大，若將前端視頻訊號直接全數丟到云端 (數據中心)，基礎設施的承載量實在太大；且數據源頭可能有成千上萬個，累積而成的數據量恐怕兩、三年也難以消化。
照片人物：Intel 物聯網解決方案架構師莊欽龍
莊欽龍闡述，若能賦予攝影機更好的壓縮能力，在看到影像的同時就做智能萃取，把真正重要的「信息」傳送到第二站——網絡錄像機 (NVR) 主機或網關 (Gateway)，進行更深層的運算分析匯整成「知識」后再送至云端，既能減輕單一主機的負擔，也能提供更好的服務或取得更先進的分析結果。以虛擬現實 (VR) 為例，若將人臉／車體辨識等基礎對象偵測功能放在攝影機完成，就能節省帶寬，讓后續傳輸、處理、分析更順暢。如同許多一線國際大廠，Intel 亦力推平臺式解決方案企圖鞏固生態系，使軟、硬件眾多部門的設計者都能有明確依歸。
X86 與 FPGA 共舞，讓用戶各取所需
Intel 用于 IoT 的處理器產品藍圖規劃是：Atom 和 QUARK 是終端裝置的建議品項，若需較復雜運算能力者，可考慮 Core 或 Xeon 系列。「開發者可依分析內容復雜度與數據量，選擇符合所需的處理器產品，且可彼此兼容，具擴充性、可無縫升級」，莊欽龍直指這是 Intel 解決方案最大亮點。他表示，物聯網、云端和數據中心是 Intel 近來三大重點領域，為使效能最大化、極致加速，內存與 FPGA 是必要伙伴，去年并購 Altera 亦是著眼于此，冀將 x86 平臺與 FPGA 做「完美結合」。
圖1：Intel 端至端 IoT 產品路徑圖
數據源：Intel 提供
莊欽龍強調，這并非單純把兩者迭加，而是要在 x86 的單一指令多重數據 (SIMD) 芯片架構上，將 FPGA 作為加速器 (accelerator) 使用，增加嵌入式應用設計的彈性。加速器固能提升效能，但有鑒于不是所有應用都需要、反會使 I/O 界面備受牽制而遲滯；因此 Intel 擬善用 FPGA 靈活編程特色，讓開發者依應用情境決定加速器的火力等級，日后希望在統一的開發平臺上，以相同編程方式執行「異質運算」。莊欽龍分享，Intel 已在物聯網耕耘三年，期間與客戶互動的過程發現不少產業挑戰。
三大 IoT 分眾市場：車載、工業和視訊
技術上主要源于互操作性 (interoperability) 與數據分析能力，商業上關注的是解決方案之未來擴展性 (scalability) 及商業價值，怎么將兩者匹配連結，正是個中門道；例如，透過數據擷取掌控全貌，并進一步做預測。莊欽龍指出，IoT 技術與商模的關鍵交集有三：延遲 (Latency)、OT / IT 整合，以及安全信任機制，而車載、工業和視訊是三大分眾市場。在實際應用案例中，運輸／汽車軟件定義駕駛艙與汽車對汽車通訊 (V2V) 是一大面向；車載 LED 儀表板與車鑰匙開關連動的設計，將影響駕駛行為和習慣養成。
工廠除了做設備預防性維護和遠程管理，還可將產線依關聯性設定，讓機械同步動作，提升質量和生產效率；而數字保全與監視 (DSS)／視訊系統，可用于視覺數據辨識與分析、內部維安與對外防御、流量管理與監視、農業與管線監視及制造檢驗。為協助物聯網業者把更多處理效能轉移到網絡邊界 (edge) 與霧區 (fog)，Intel 在今年「物聯網解決方案世界大會」發表新一代 Atom 處理器——E3900，采正反向芯片球狀柵格數組 (FCBGA) 微型封裝及 14 奈米硅晶制程，提供更快的內存速度與內存帶寬，讓更多處理作業在數據傳感器內或附近就地完成。
圖2：Intel 看好車載、工業及視訊是三大 IoT 主要市場
數據源：Intel 提供
IoT 是現在進行式，Atom E3900 處理器助攻
借助去集中化的「霧運算」，可紓解數據中心的過勞，讓各種運算資源與應用服務「合理」分散在數據源與云端之間最理想的位置，期帶動在工業、視訊、制造、零售等領域的各項物聯網創新應用。莊欽龍透露，影像數據至少有長、寬、深三種維度 (3D)，高分辨率的整體感測、壓縮、處理、傳輸效能尤其重要，是近期重點項目；今年以來客戶因已看過很多案例，對于 IoT 轉趨積極，甚至會要求 Intel 順道引薦第三方合作伙伴，只為盡早實現開發工作。
為開拓智能連網裝置無限創新可能，Intel 與眾多頂尖組件與設備制造商、軟件開發商及 OEM 代工廠密切合作，包括：德爾福 (Delphi)、中國第一汽車 (FAW)、東軟 (Neusoft)、海康威視 (Hikvision) 等業者，力圖發展優化且可互通的跨廠解決方案。統整 E3900 擁有三大指針性能：
? 沉浸式 3D 繪圖與多元媒體應用：新處理器系列內含 Intel 第九代繪圖引擎，3D 繪圖效能比上一代產品高 2.9 倍，還能同時驅動三部獨立顯示器；
? 先進圖像處理功能：內含四個向量圖像處理單元，造就更好的視覺微調功能，即使在低光照環境也能維持高水平畫質，有效抑制畫面噪聲，保持實物色彩與影像細節；
? 加速鏈接裝置，維持同步：Intel 專利「時序協調運算技術」讓外圍及連網裝置組成的網絡能相互協調與同步化、讓 SoC 和網絡各節點的頻率同步化，使網絡時序精準度維持在 1 微秒 (1μs) 誤差范圍內。
此外，另鎖定汽車應用的 A3900 車用處理器，打造完整「軟件定義」駕駛艙解決方案，將汽車信息娛樂 (IVI)、數字儀表板以及先進駕駛輔助系統 (ADAS) 等功能全部整合到一個微型化且平價的系統單芯片 (SoC)。A3900 系列將在新一代車款中加入實時決策所需的功能，為汽車制造商提供更上一層樓的先決性。新款處理器樣品已開始出貨，預計明年第一季問市。透過上述處理器，Intel 可望延續在物聯網感測、運算和儲存領域的規模經濟優勢。
表1：Intel 物聯網專用之 Atom / Pentium / Celeron 處理器
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處理器 |
核心 |
HFM模式頻率 |
單核突沖模式頻率 |
處理器 L2 快取容量 |
TDP |
封裝規格 |
|
Celeron N3350 |
2 |
1.1 GHz |
2.4 GHz |
2 MB |
6 W |
FCBGA1296 |
|
Pentium N4200 |
4 |
1.1 GHz |
2.5 GHz |
2 MB |
6 W |
FCBGA1296 |
|
Atom x5-E3930 |
2 |
1.3 GHz |
1.8 GHz |
2 MB |
6 W |
FCBGA1296 |
|
Atom x5-E3940 |
4 |
1.6 GHz |
1.8 GHz |
2 MB |
6 W |
FCBGA1296 |
|
Atom x5-E3950 |
4 |
1.6 GHz |
2.0 GHz |
2 MB |
6 W |
FCBGA1296 |
表2：支持 Intel 平臺之作業軟件
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操作系統 |
操作系統 (支持目標) |
開發廠商 |
發行與支持 |
|
微軟 |
Windows 10 Enterprise (64- bit) |
Intel |
Intel、Microsoft |
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Linux |
Wind River 8 Linux發行版 |
Wind River |
Wind River |
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Yocto Project BSP 工具嵌入式Linux 發行版 (64- bit) |
Intel |
Yocto Project 與獨立軟件開發商伙伴 |
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Android |
Android 7.0 (64- bit) |
Intel |
獨立軟件開發商伙伴 |
|
RTOS |
Wind River VxWorks 7 |
Wind River |
Wind River |
數據源：Intel 提供 (2016/11)
