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與時(shí)俱新 企業大(dà)數(shù)據時(shí)代與嵌入式系統
進入物聯網時(shí)代後，嵌入式系統便從獨立發展時(shí)代進入智能化服務的大(dà)科技(jì)時(shí)代。在物聯網應用中，嵌入式系統承擔了底層的物理(lǐ)信息采集任務，将物聯網的人(rén)文數(shù)據時(shí)代，推進到包括海量物理(lǐ)數(shù)據的大(dà)數(shù)據時(shí)代。在大(dà)數(shù)據時(shí)代，嵌入式系統告别了獨立的産品發展階段，進入到大(dà)數(shù)據的社會(huì)服務時(shí)代。
1、什麽是大(dà)數(shù)據？
1.1大(dà)數(shù)據時(shí)代的誕生(shēng)
互聯網誕生(shēng)以後，出現了一個(gè)全球化的、以人(rén)文信息為(wèi)主體(tǐ)的海量數(shù)據體(tǐ)系。當嵌入式系統将互聯網延伸到物理(lǐ)世界後，增加了真實世界中實時(shí)的、海量的物理(lǐ)參數(shù)與物理(lǐ)狀的數(shù)據。海量的人(rén)文數(shù)據與海量的物理(lǐ)數(shù)據，構成了物聯網世界中真實世界與虛拟世界完整的數(shù)據群。其數(shù)據的超大(dà)規模，以及數(shù)據可(kě)怕的增殖速度，人(rén)們隻好用一個(gè)最簡約的名詞--“大(dà)數(shù)據”來(lái)形容它。
據統計(jì)2008年全球數(shù)據量為(wèi)0.49ZB，2009年為(wèi)0.8ZB，2010年為(wèi)1.2ZB，2011年為(wèi)1.8ZB，相當于全球每人(rén)産生(shēng)200GB以上(shàng)的數(shù)據。相比之下，2012年底人(rén)類生(shēng)産的所有(yǒu)印刷材料數(shù)據為(wèi)200PB（0.0002ZB），人(rén)類曆史上(shàng)說過的話(huà)語數(shù)據總和(hé)為(wèi)5EB（0.005ZB）。可(kě)以看出，如今整個(gè)人(rén)類文明(míng)所獲得(de)的全部數(shù)據，絕大(dà)部分産生(shēng)于物聯網，而且有(yǒu)90%是過去兩年內(nèi)産生(shēng)的。到了2020年，全世界所産生(shēng)的數(shù)據規模将達到今天的44倍。
1.2大(dà)數(shù)據中的數(shù)據特性
大(dà)數(shù)據除了繼承互聯網數(shù)據的數(shù)字化、全球化特征外，還(hái)帶有(yǒu)諸多(duō)物聯網的新特征，如超海量、實時(shí)性與大(dà)信息等。這些(xiē)數(shù)據特征引發了數(shù)據處理(lǐ)的革命。
（1）數(shù)字化，是指大(dà)數(shù)據中的數(shù)據，都是“0”、“1”狀态的量子化符号的數(shù)字體(tǐ)系，具有(yǒu)可(kě)無限傳播、變換、存儲、轉移、處理(lǐ)的能力，可(kě)以實現無損耗、無差誤的操作(zuò)。具有(yǒu)這種量子化符号的數(shù)字體(tǐ)系，保證了大(dà)數(shù)據轉移中的可(kě)靠性。
（2）全球化，是指大(dà)數(shù)據具有(yǒu)無限時(shí)空(kōng)、無限通(tōng)達的互聯網寄生(shēng)環境，包括全球化的計(jì)算(suàn)機網、電(diàn)信網、電(diàn)視(shì)網與智能電(diàn)網的獨立寄生(shēng)環境。全球化無限時(shí)空(kōng)性質的大(dà)數(shù)據，形成了人(rén)人(rén)可(kě)無限共享的知識平台與智力平台。
（3）超海量，是指數(shù)字化時(shí)代，人(rén)類社會(huì)信息數(shù)字歸一化後，在網絡平台上(shàng)的海量集合。互聯網海量的人(rén)文數(shù)據與物聯網追加的海量物理(lǐ)數(shù)據，形成了完整的超海量信息數(shù)據。
（4）實時(shí)性，是指大(dà)數(shù)據中的物理(lǐ)數(shù)據都是真實事物物理(lǐ)狀态實時(shí)更新的數(shù)據。嵌入式系統以各種方式實時(shí)地采集事物的物理(lǐ)狀态，滿足了大(dà)數(shù)據應用中的實時(shí)性要求。例如，全球氣象數(shù)據的動态更新與天氣的實時(shí)處理(lǐ)與預報。
（5）泛信息，是指大(dà)數(shù)據信息的全息性、冗餘性、混雜性與無限擴展性等特征。大(dà)數(shù)據中涵蓋了人(rén)文、物理(lǐ)，虛拟世界、真實世界中形形色色的信息內(nèi)容，通(tōng)過不斷地信息挖掘，可(kě)實現不同層次的應用；大(dà)數(shù)據中的魚龍混雜現象，導緻大(dà)數(shù)據應用中出現虛假、冗餘、價值密度低(dī)的數(shù)據現象。
1.3大(dà)數(shù)據的數(shù)據應用革命
小(xiǎo)數(shù)據時(shí)代，人(rén)類在事物的有(yǒu)限數(shù)據基礎上(shàng)，建立起一整套數(shù)據分析、處理(lǐ)方法，從有(yǒu)限數(shù)據信息中了解相對完整的事物面貌。大(dà)數(shù)據時(shí)代，無限擴展的數(shù)據使事物從模糊到清晰，隻要将足夠多(duō)的數(shù)據集合起來(lái)，便可(kě)展現出事物的原貌。以一個(gè)大(dà)型建築的描述為(wèi)例：在有(yǒu)限的幾個(gè)觀察者提供模糊數(shù)據後，有(yǒu)經驗的建築師(shī)可(kě)以描繪出該建築的近似形象；用不同視(shì)角的幾張二維圖片數(shù)據，經過計(jì)算(suàn)機拼接算(suàn)法，得(de)出相對準确的三維建築圖像；如果在建築物的每個(gè)細微之處都能采集到該點的空(kōng)間(jiān)數(shù)據，隻要将這些(xiē)數(shù)據“粘貼”起來(lái)，就能形成該建築較為(wèi)準确的圖像。這是一種大(dà)數(shù)據的量子化信息的合成技(jì)術(shù)。衆多(duō)學者都一緻認為(wèi)：數(shù)據洪流會(huì)使傳統科學方法變得(de)過時(shí)，沒有(yǒu)模型與假設就可(kě)以分析數(shù)據，海量數(shù)據使統計(jì)科學變得(de)時(shí)髦。
2、大(dà)數(shù)據與嵌入式系統
從單片機時(shí)代開(kāi)始，30多(duō)年來(lái)，嵌入式系統從單機物聯、分布式物聯、總線物聯到互聯網的普遍接入，最終完成了物理(lǐ)世界與互聯網的融合，将互聯網帶入到物聯網的大(dà)數(shù)據時(shí)代。在大(dà)數(shù)據時(shí)代，嵌入式系統将進入到産品與技(jì)術(shù)的數(shù)據服務時(shí)代。
2.1嵌入式系統的變遷
從20世紀70年代單片機誕生(shēng)以來(lái)，嵌入式系統經曆了單片機時(shí)代、嵌入式系統時(shí)代、物聯網時(shí)代，如今又進人(rén)大(dà)數(shù)據的智能化服務時(shí)代。
單片機時(shí)代，是傳統電(diàn)子系統智能化改造時(shí)代。嵌入式系統時(shí)代，在單片機的基礎上(shàng)出現了一些(xiē)新興的智能化工具，它們突破了傳統電(diàn)子系統領域，是智能化工具的創新時(shí)代，也是電(diàn)子技(jì)術(shù)與計(jì)算(suàn)機技(jì)術(shù)的交叉融合時(shí)代。物聯網時(shí)代，是智能化工具網絡化的發展時(shí)代。嵌入式系統的網絡接人(rén)手段與網絡集群能力，将互聯網變革到物聯網，使物聯網進入到一個(gè)大(dà)科技(jì)的發展時(shí)代。
大(dà)數(shù)據時(shí)代，是嵌入式系統從獨立的智能化産品開(kāi)發時(shí)代，轉入到嵌入式系統智能化服務的時(shí)代。這時(shí)嵌入式系統已進入平台模式的後技(jì)術(shù)發展時(shí)代，硬件平台基礎上(shàng)的軟件服務将上(shàng)升為(wèi)主要矛盾；技(jì)術(shù)整合也成為(wèi)大(dà)數(shù)據時(shí)代嵌入式系統智能化服務的主要手段。
2.2嵌入式系統與大(dà)數(shù)據
大(dà)數(shù)據中所有(yǒu)與物理(lǐ)對象相關的數(shù)據，都是通(tōng)過形形色色的嵌入式系統智能化工具采集而來(lái)的；智能化工具具有(yǒu)對物理(lǐ)實時(shí)采集與數(shù)據的實時(shí)處理(lǐ)能力，從而保證了大(dà)數(shù)據中物理(lǐ)數(shù)據的實時(shí)性；物質世界中大(dà)多(duō)數(shù)物理(lǐ)數(shù)據都是模拟量數(shù)據，嵌入式系統可(kě)以實現模拟量數(shù)據到數(shù)字量數(shù)據的轉換，使這部分物理(lǐ)數(shù)據也能進入大(dà)數(shù)據領域；智能化工具的智力采集方式，可(kě)以随時(shí)随地在數(shù)據采集中拓展數(shù)據中的信息量。真實的大(dà)量模拟量在沒有(yǒu)轉化成數(shù)字量時(shí)，數(shù)據中的大(dà)量信息難以應用。當轉化成數(shù)字量以後，可(kě)以通(tōng)過各種信号處理(lǐ)手段，将保留在數(shù)字信号中的大(dà)量信息發掘出來(lái)。
3、嵌入式系統的數(shù)據服務時(shí)代
大(dà)數(shù)據時(shí)代，是一個(gè)以信息挖掘為(wèi)中心的數(shù)據服務時(shí)代。嵌入式系統的數(shù)據采集、處理(lǐ)、智能化控制(zhì)，以及後技(jì)術(shù)時(shí)代應用軟件的技(jì)術(shù)轉型，必将使嵌入式系統從産品、技(jì)術(shù)的獨立發展時(shí)代，轉變到大(dà)數(shù)據的服務時(shí)代。
3.1産品與技(jì)術(shù)的服務支持
多(duō)年來(lái)，嵌入式系統一直引領智能化産品與技(jì)術(shù)的發展潮流，為(wèi)智能化系統的社會(huì)服務打下了良好的基礎。從傳統電(diàn)話(huà)到數(shù)字電(diàn)話(huà)、手持電(diàn)話(huà)、2G手機，再到3G時(shí)代的智能手機；從傳統電(diàn)表、數(shù)字電(diàn)表到智能電(diàn)表；從傳統家(jiā)用電(diàn)器(qì)、數(shù)字家(jiā)電(diàn)、智能家(jiā)電(diàn)到智能家(jiā)居；從汽車(chē)電(diàn)器(qì)、汽車(chē)電(diàn)子、汽車(chē)總線到智能化汽車(chē)電(diàn)子系統等，莫不體(tǐ)現出嵌入式系統産品與技(jì)術(shù)的發展軌迹。形形色色的嵌入式系統的産品與技(jì)術(shù)，構成了廣泛的知識平台，為(wèi)大(dà)數(shù)據服務提供了良好的平台環境支持。未來(lái)，嵌入式系統更多(duō)地體(tǐ)現為(wèi)産品與技(jì)術(shù)的整合服務。例如，在智能手機領域，嵌入式系統多(duō)年來(lái)的觸摸屏技(jì)術(shù)、多(duō)核技(jì)術(shù)、網絡接入技(jì)術(shù)、GPS技(jì)術(shù)、CCD/CMOS影(yǐng)像傳感技(jì)術(shù)、傳感器(qì)接入技(jì)術(shù)、DSP的數(shù)據處理(lǐ)技(jì)術(shù)，以及MCU的數(shù)據采集與智能化控制(zhì)等領域技(jì)術(shù)，為(wèi)智能手機産品與服務應用提供了一個(gè)良好的産品與技(jì)術(shù)服務平台。未來(lái)的大(dà)數(shù)據應用中，智能手機無疑會(huì)成為(wèi)智能化社會(huì)生(shēng)活中的核心設備與手段。
3.2在信息智能電(diàn)網中開(kāi)辟新天地
目前，物聯網的網絡基礎有(yǒu)計(jì)算(suàn)機的互聯網、電(diàn)信網、廣播電(diàn)視(shì)網與智能電(diàn)網。與傳統的三網相比，智能電(diàn)網有(yǒu)其特殊的優異性能，如有(yǒu)數(shù)據準入的可(kě)管理(lǐ)渠道(dào)、堅強的數(shù)據網絡建設、點到點的可(kě)靠的有(yǒu)線網絡體(tǐ)系，以及以行(xíng)業行(xíng)為(wèi)為(wèi)中心的應用模式等。未來(lái)，将以智能電(diàn)網用戶端電(diàn)器(qì)廣泛接人(rén)為(wèi)契機，開(kāi)創智能電(diàn)網的大(dà)數(shù)據服務時(shí)代。智能電(diàn)表普遍的家(jiā)庭接入，有(yǒu)望結束長期以來(lái)智能家(jiā)居隻開(kāi)花(huā)不結果的困頓局面。智能家(jiā)居将以智能電(diàn)表為(wèi)先導，迅速延伸到所有(yǒu)家(jiā)用電(diàn)器(qì)，逐漸形成以信息智能電(diàn)網為(wèi)中心的智能家(jiā)居服務體(tǐ)系。
3.3關注半導體(tǐ)廠商的服務轉型
嵌入式系統技(jì)術(shù)發展得(de)益于半導體(tǐ)廠家(jiā)的芯片技(jì)術(shù)與開(kāi)發環境支持。從嵌入式系統發展史中，可(kě)以領會(huì)到半導體(tǐ)産業引領嵌入式系統技(jì)術(shù)的發展的基礎性作(zuò)用。随着嵌入式系統後技(jì)術(shù)時(shí)代的到來(lái)，以及大(dà)數(shù)據時(shí)代嵌入式系統的數(shù)據服務轉型，半導體(tǐ)廠家(jiā)會(huì)率先引領這一潮流。嵌入式系統業界應充分關注半導體(tǐ)廠家(jiā)轉型時(shí)期的技(jì)術(shù)動向，即後技(jì)術(shù)時(shí)代的軟硬件平台化的技(jì)術(shù)整合與數(shù)據服務時(shí)代的綜合化器(qì)件。例如，近期飛思卡爾推出的塔式模塊化開(kāi)發平台與TI公司陸續推出的軟硬件集成化服務平台，均體(tǐ)現了轉型時(shí)期半導體(tǐ)廠商的技(jì)術(shù)轉型。這種技(jì)術(shù)轉型為(wèi)嵌入式系統的大(dà)數(shù)據服務提供了最有(yǒu)力的技(jì)術(shù)支持。
結語
嵌入式系統的普遍網絡接入，将互聯網變革到物聯網；與此同時(shí)，将互聯網虛拟世界海量的人(rén)文數(shù)據推進到真實世界與虛拟世界相互交融的大(dà)數(shù)據時(shí)代。信息大(dà)數(shù)據時(shí)代，嵌入式系統将走出産品與技(jì)術(shù)研發的獨立領域，用産品與技(jì)術(shù)為(wèi)社會(huì)服務。在這個(gè)轉型時(shí)代，信息智能電(diàn)網将給嵌入式系統帶來(lái)巨大(dà)的機遇，信息智能電(diàn)網智能化終端接入是嵌入式系統未來(lái)的重要發展舞台。國家(jiā)電(diàn)網推行(xíng)的智能電(diàn)表工程，将是嵌入式系統的最佳切入點。