Det totale markedet for innebygde systemer har vokst betraktelig de siste årene. Med fremveksten av Internet of Things (IoT) og Industrial Internet of Things (IIoT), har innebygde systemteknologi blitt en muliggjører for den raske veksten av smarte og tilkoblede IoT-økosystemer. Det brede, mangfoldige og svært fragmenterte markedet for innebygde systemer inkluderer programvare, utviklingsplattformer og maskinvare. Flere og flere bransjer, produkter og tjenester er nå avhengige av innebygde systemer. Industrielle markeder for innebygde systemer inkluderer kommunikasjon, bilindustri, romfart, forbrukerelektronikk, militære systemer, samt industriell kontroll og andre, inkludert smarte byer.
Innebygde systemer er vanligvis en kombinasjon av maskinvare og programvare med faste eller programmerbare funksjoner. Innebygde systemer kan utformes for å støtte en eller flere spesifikke funksjoner i et større system. Eksempler inkluderer industrielle kontrollsystemer og maskiner, biler, militære systemer som flyelektronikk og våpensystemer, medisinsk utstyr, forbrukerprodukter, smarttelefoner og bygningsautomatisering.
For enkle,- innebygde enheter med høyt volum for forbrukermarkedet, kan kostnadene for det innebygde systemet være 99 % maskinvare og 1 % programvare. For høyt spesialiserte innebygde systemer med lavt-volum som brukes i fly, biler eller svært pålitelige industrielle kontroller, kan programvaren imidlertid utgjøre 95 % av kostnadene for det innebygde systemet hvis den inkluderer testing og oppfyller standardene for komplekse applikasjoner. For å komplisere saken ytterligere, er det ingen klar linje mellom innebygde systemer og datamaskiner. Selv i dag er det en viss debatt om hvorvidt en smarttelefon eller smart IoT-gateway er et innebygd system eller en frittstående datamaskin. Der tradisjonelle IoT-gatewayer samler inn trådløse sensordata og skyver dem til skyen, kan nye smarte IoT-gatewayer og edge-enheter støtte LAN, WAN, maskinvarekomponenter for markedet for innebygde systemer inkluderer brikker, kretskort, fastvare, målenheter og mer. Programvareelementer inkluderer utviklingsplattformer,{10}sanntidsoperativsystemer (RTOS), testing og mer. Selvfølgelig støtter det totale markedet for disse innebygde systemene mye større enheter og maskiner.
Innebygde enheter drives ofte av programvare som er integrert med maskinvaren, inkludert systemer-på-brikke (SoCs), felt-programmerbare portarrayer (FPGA), integrerte kretser (ICer) designet for å programmeres av innebygde utviklere for spesifikke funksjoner, og andre fastvareversjoner. Dette gjør det vanskelig å skille programvare fra maskinvare fullstendig. Leverandører av innebygde systemer i dette markedet kan inkludere de som bare tilbyr programvare, for eksempel utviklings- og testverktøy og sanntidsoperativsystemer (RTOS). Samt de som også tilbyr FPGA-er, SoC-er og andre fastvareprodukter.
Samlet sett er innebygde systemer en svært moden teknologi, og med fortsatt utvikling av nye, kraftigere prosessorer kan teknologien nå støtte neste generasjon av smarte enheter, maskiner, utstyr og fabrikker. Innebygde systemer representerer en nøkkel muliggjørende teknologi for smarte, tilkoblede produkter, maskiner og systemer som omfatter det industrielle tingenes internett og støtter den digitale transformasjonen av hele bransjer.
En av nøkkeltrendene i det innebygde rommet er fremveksten av smarte kantenheter, som vil bidra til å gjøre industrielle produksjonssystemer og prosessanlegg til en del av den digitale virksomheten. Innebygd intelligens i sensorer og andre måleenheter vil tillate tilgang, aggregering og analyse av data for å støtte avanserte analyser, noe som gjør produksjonssystemer og utstyr til en del av det industrielle IoT-økosystemet og digitale tvillinger. Disse er i ferd med å bli viktige muliggjørende teknologier for å bidra til å optimere eiendelens livssyklus, spesielt drifts- og vedlikeholdsfasene.
For å utnytte forretningsmulighetene, må leverandører av både sky- og avansert infrastrukturteknologi fortsette å skalere for å støtte milliarder av sensorer og titusenvis av intelligente systemer. Edge-enheter må være tilkoblet og intelligent. Det totale markedet for innebygde systemer er klar for betydelig vekst på grunn av den enorme etterspørselen etter intelligens på kanten. Det voksende IoT-økosystemet og den stadige utviklingen av industriell automatisering til cyber-fysiske systemer basert på prediktiv og foreskrivende analyse vil til slutt føre til autonome og selvhelbredende systemer. Dette vil være en viktig industridriver for veksten av innebygde systemer.
Innebygde systemer i industrien
Innebygde systemer har vært en viktig teknologi i bransjer som romfart og forsvar, bilindustri, medisinsk utstyr, kommunikasjon og industriell automasjon i flere tiår. Etter hvert som prosessorarkitekturer har utviklet seg og mer datakraft kan bygges inn i systemer og enheter, har intelligensen og funksjonaliteten til disse systemene økt eksponentielt. Dette har gjort produkter som tradisjonelt har brukt innebygde systemer smartere og kraftigere, og har gjort produkter i andre bransjer (forbruksvarer, hvitevarer, sportsutstyr osv.) smarte og sammenkoblede. Innebygde systemer blir en integrert del av nesten alt i livene våre.
Automotive
For øyeblikket representerer bilapplikasjoner den største bruken av innebygde systemer og vil sannsynligvis forbli det største segmentet i årene som kommer. I biler brukes innebygde systemer for infotainment, sikkerhet, førerbevissthet, vedlikehold og generell systemkontroll av kjøretøyet. Behovet for utvidelse av kjøretøy med avansert navigasjon, førerassistanse og kjøretøy-til-gatekommunikasjon vil bare øke etterspørselen etter innebygde systemer. I tillegg utvides intelligent systemkontroll med fremveksten av hybride elbiler og elbiler.
I tillegg vil nye helt autonome kjøretøy kreve svært intelligente systemer. Langt mer komplekse enn de innebygde systemene i dagens kjøretøy. Datasystemer i disse kjøretøyene må kjøre flere kompleks AI-programvare og systemer for navigasjon, vei- og kjøretøyregistrering, trafikkmønstre, fotgjengerregistrering, risikopersepsjon og -vurdering og mer. En ny generasjon prosessorer utvikles for innebygde systemer for å møte disse data- og intelligenskravene.
Automotive Intelligence Embedded Systems
Når vi diskuterer emnet AI i bilindustrien, er det første som kommer til folk flest selvkjørende biler. Det er ingen tvil om at utvikling av førerløse biler er et svært aktivt forskningsområde og at teknologien vil være en levedyktig del av transport i fremtiden, om ikke i nær fremtid. Dagens virkelighet er imidlertid at kognitive læringsalgoritmer først og fremst brukes til å forbedre effektivitet, sikkerhet og tilføre verdi til prosesser rundt tradisjonelle manuelt drevne kjøretøy.
Inntil bilindustrien er klar til å sette AI «bak rattet», vil den først ønske å bruke den på kjøretøyer med nåværende produksjon med et bredt spekter av sjåførassistanseteknologier. AI er ideelt egnet for å gi avanserte sikkerhetsfunksjoner til tilkoblede kjøretøy. Førerassistansefunksjoner innebygd i kjøretøy som kommer ut av produksjonslinjen i dag kan hjelpe sjåfører til å føle seg komfortable med AI før kjøretøyet blir helt autonomt.
Ved å overvåke dusinvis av sensorer ombord kan AI gjenkjenne farlige situasjoner, automatisk bremse og kontrollere kjøretøyet for å unngå ulykker, og oppdage og advare sjåfører om farer i og rundt andre kjøretøy.
Et område der bilkunder for tiden bruker AI er AI-baserte skytjenester for prediktivt vedlikehold. I motsetning til konvensjonelle kjøretøy, kan tilkoblede kjøretøy gjøre mer enn å advare sjåfører gjennom kontrollerte motorlys og advarsler om lavt dekk. I mange av de nyeste modellene overvåker innebygde AI-algoritmer hundrevis av sensorer og kan oppdage problemer før de påvirker kjøretøyets drift. Ved å overvåke tusenvis av datapunkter per sekund, kan AI oppdage små endringer som kan indikere komponentfeil eller funksjonsfeil.
Helsevesen
Healthcare er en av de raskest utviklende applikasjonene for innebygde systemer. For eksempel gjør håndholdte og bærbare terapeutiske enheter, samt enheter og utstyr som brukes til å overvåke vitale tegn, omfattende bruk av innebygde systemer. Med små innebygde systemer som overvåker hjertefrekvens eller identifiserer blokkerte arterier, har innebygd teknologi også gjort sin vei inn i komplekse kirurgiske prosedyrer.
Mens den fysiske størrelsen på halvledere, prosessorer og brikker i innebygde systemer brukt i helsevesenet har gått ned, ser vi også en eksponentiell økning i intelligens og funksjonalitet. Dette vil gjøre det mulig for en ny generasjon medisinsk utstyr å handle og gripe inn i kroppen og dens organer på nye og innovative måter. Små, men kraftige enheter vil kunne fjernovervåke og bestemme statusen til flere pasienter gjennom mobile enheter koblet til nettbaserte-diagnosesentre.
Forbrukerelektronikk
Forbrukerelektronikk har vært et stort marked for innebygde systemer i flere tiår, men med fremveksten av tingenes internett (IoT) får markedet ny betydning. Smarte tilkoblede produkter krever nye designstandarder, og innebygd intelligens har blitt en viktig komponent. Entreprenørielle ingeniører kan inkorporere nye typer sensorer og programvare i produktene de designer.
Verdien av å koble sammen maskiner og eiendeler i fabrikker og infrastrukturer er godt etablert, spesielt når det gjelder å redusere uplanlagt nedetid og optimalisere driften. I sin tur vil det være en enorm verdi i å koble forbrukerprodukter (smarttelefoner, pulsmålere, smarte apparater, belysning, sikkerhet osv.) for sporing, overvåking, kontroll og tuning. Dette gjelder ikke bare brukerne av produktene, men også produktenes levetid, som vil forbedre produktenes design i fremtiden, samt de større systemene som disse produktene er inneholdt i.
Bygningsautomatisering
Automatiseringssystemer for smarte bygg og HVAC bruker innebygd programvare og maskinvare så vel som industrien og vil vokse raskt i årene som kommer. Når vi går inn i æraen med smarte bygninger og smarte byer, vil innebygd intelligens bli en integrert del av disse intelligente systemene. Bygningsautomasjon er først og fremst basert på overvåking og vedlikehold av miljøforhold, belysning og adgangskontroll. Etter hvert som systemene blir smartere, kan smart bygningsfunksjonalitet utvides til prediktive og preskriptive systemer som bestemmer optimale forhold. Etter hvert er målet å gå over til fullstendig autonome og selvhelbredende-systemer. Disse systemene vil være basert på kunstig intelligens og maskinlæring, alt basert på innebygd intelligens.