专家视点：智能系统背后的大脑

本文作者：Ben Gu is Vice President and GM of Cadence Multi-Physics System Analysis Business Unit at Cadence Design Systems.

如果你一直关注最新的智能家居设备，你可能已经注意到，有太多新的智能电器和设备，你可以在任何地方控制。例如，智能烤箱允许你在移动设备上观看食物烘烤，并调整烹饪时间或温度；支持语音命令的冰箱，允许你口头将物品添加到购物清单，以及基于语音身份认证的家用自动化系统让你的家更安全等等，这些只是一些例子。

利用数据来提供这些未来的新功能的竞赛，正在推动我们每天使用的更多产品的智能能力的爆炸式增长。数据分析和推理技术的扩散和进步正在将传统的设备转变为智能设备。

今天的智能设备配备了环境分析和决策的情景意识，提供了我们可能甚至不知道我们想要的功能。从手机和汽车到医疗保健、工业自动化、智慧城市和家庭自动化等应用领域的快速扩张，推动了联网设备数量的大幅增长。这些进步是由四项关键技术的创新推动的:高速有线和无线通信网络、高性能云数据中心、大数据分析和设备级的人工智能(AI)。

高速通信网络

作为长距离互联网通信的标准，光纤正在进入数据中心，用于设备间的通信。随着5G蜂窝网络的持续推出，我们的手机也将获得更快的速度。很快，你就能在几秒钟内下载一个5G视频，由于5G的低延迟，你的自动驾驶汽车的响应速度将比你快1000倍。5G预计将推动经济增长，并在努力获得满足当今服务需求所需的更高带宽的各个行业带来经济弹性。

Wi-Fi 6也在即将到来。即使当你的家人在你的智能设备运行的情况下，仍然能够享受多人在线游戏和电影，你也可以期待高速无抖动的视频通话。Wi-Fi 7则将会带来极高的吞吐量，创造了连接的新维度。

所有人都在关注6G及其闪电般的速度。想象一下，如果使用5G技术，一分钟下载25部电影，而不是一分钟下载一部电影。6G预计将为数十亿需要持续连接和供电的智能设备提供基础设施，例如用于安全优先的汽车自动驾驶的车辆到基础设施(V2I)。

高性能云数据中心

高速数据可用性和严格的硬件要求推动了对云计算无限潜力的需求。每分钟都有数百万的搜索、视频观看和信息发送。每天产生的数据量正在以前所未有的规模增长，这意味着需要收集、传输和分析的数据越来越多。数据中心已经从数据存储仓库发展成为高性能的云处理中心。

自动驾驶汽车等不及从遥远的数据中心获取数据，需要立即做出关键决定。我们的家庭自动化设备收集了大量的个人数据，我们不想把这些数据发送到云。需要两种类型的解决方案:我们的车辆需要在附近托管地图和交通信息等区域数据，我们的汽车和家庭数据必须在设备内处理。具有设备内计算能力的智能设备——在不离开我们的网络的情况下执行基本处理能力——让我们相信，我们的数据在我们的家里是安全的。

大数据分析

分析在设备智能化方面发挥着重要作用。虽然如果你的语音冰箱在你的指令没有被正确识别的情况下把购物清单搞砸了，这很烦人，但如果你的自动驾驶汽车没有足够的数据来正确分析环境，那就更危险了。

基于人工智能的联网汽车改善了道路安全，提高了您的驾驶体验。车内外的传感器可以通知你即将到来的危险，或者在你分心或昏昏欲睡时提醒你。如果你超速、开得太近、车道偏移等等，你车上的摄像头会发出警告。这些设备可以与你周围的其他车辆和设备进行通信，包括交通系统——共享信息以防止碰撞，并传递附近的事故和道路状况等信息。智能设备中的设备上人工智能使这成为可能。

设备级AI

我们有设备来识别我们看到的东西；例如，我们可以通过应用程序确定狗的品种或水果或植物的类型。但想象一下，如果你可以扫描你的手并诊断过敏?如果你的智能手表能提醒你，你已经感染了病毒，必须立即去看医生，那就更好了。

当我们的设备本身开始处理数据时，实时分析就成为可能。设备上的人工智能降低了将大量数据传输到云上的依赖，并实现了即时的关键决策。通过为外科医生提供增强可视化功能，可以缩短手术时间；通过预测潜在危险区域，可以提高未连接钻井平台的安全性。

来自个人设备的数据在外部网络中很容易受到攻击。我们的网上银行数据、健康设备数据和个人对话对于云存储来说是不安全的——网络犯罪分子可以在我们不知情或不同意的情况下将这些数据重新利用。可以通过将数据限制在设备边界内来避免这些缺陷。随着响应时间的提高，设备上的人工智能还增强了数据的安全性和私密性。

总结

我们日常生活中的设备正变得越来越智能，有时甚至以令人惊讶的方式。高速通信网络、高性能云计算、大数据分析和设备人工智能的创新，使这些惊喜成为可能。尽管有一些共性，但每个应用都以独特的方式利用这些技术。我将在以后的文章中逐一介绍，并从自动驾驶汽车开始解构一系列智能设备。

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