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與時(shí)俱新 企業大(dà)數據時(shí)代與嵌入式系統
進入物聯網時(shí)代後，嵌入式系統便從(cóng)獨立發展時(shí)代進入智能(néng)化服務的大(dà)科技時(shí)代。在物聯網應用(yòng)中，嵌入式系統承擔了(le)底層的物理(lǐ)信息采集任務，将物聯網的人文(wén)數據時(shí)代，推進到(dào)包括海量物理(lǐ)數據的大(dà)數據時(shí)代。在大(dà)數據時(shí)代，嵌入式系統告别了(le)獨立的産品發展階段，進入到(dào)大(dà)數據的社會(huì)服務時(shí)代。
1、什(shén)麽是大(dà)數據？
1.1大(dà)數據時(shí)代的誕生
互聯網誕生以後，出現(xiàn)了(le)一個全球化的、以人文(wén)信息爲主體的海量數據體系。當嵌入式系統将互聯網延伸到(dào)物理(lǐ)世界後，增加了(le)真實世界中實時(shí)的、海量的物理(lǐ)參數與物理(lǐ)狀的數據。海量的人文(wén)數據與海量的物理(lǐ)數據，構成了(le)物聯網世界中真實世界與虛拟世界完整的數據群。其數據的超大(dà)規模，以及數據可怕的增殖速度，人們隻好(hǎo)用(yòng)一個最簡約的名詞--“大(dà)數據”來(lái)形容它。
據統計(jì)2008年全球數據量爲0.49ZB，2009年爲0.8ZB，2010年爲1.2ZB，2011年爲1.8ZB，相當于全球每人産生200GB以上(shàng)的數據。相比之下(xià)，2012年底人類生産的所有印刷材料數據爲200PB（0.0002ZB），人類曆史上(shàng)說過的話(huà)語數據總和(hé)爲5EB（0.005ZB）。可以看(kàn)出，如今整個人類文(wén)明(míng)所獲得的全部數據，絕大(dà)部分産生于物聯網，而且有90%是過去兩年内産生的。到(dào)了(le)2020年，全世界所産生的數據規模将達到(dào)今天的44倍。
1.2大(dà)數據中的數據特性
大(dà)數據除了(le)繼承互聯網數據的數字化、全球化特征外(wài)，還帶有諸多物聯網的新特征，如超海量、實時(shí)性與大(dà)信息等。這(zhè)些(xiē)數據特征引發了(le)數據處理(lǐ)的革命。
（1）數字化，是指大(dà)數據中的數據，都是“0”、“1”狀态的量子化符号的數字體系，具有可無限傳播、變換、存儲、轉移、處理(lǐ)的能(néng)力，可以實現(xiàn)無損耗、無差誤的操作(zuò)。具有這(zhè)種量子化符号的數字體系，保證了(le)大(dà)數據轉移中的可靠性。
（2）全球化，是指大(dà)數據具有無限時(shí)空(kōng)、無限通達的互聯網寄生環境，包括全球化的計(jì)算(suàn)機網、電信網、電視(shì)網與智能(néng)電網的獨立寄生環境。全球化無限時(shí)空(kōng)性質的大(dà)數據，形成了(le)人人可無限共享的知(zhī)識平台與智力平台。
（3）超海量，是指數字化時(shí)代，人類社會(huì)信息數字歸一化後，在網絡平台上(shàng)的海量集合。互聯網海量的人文(wén)數據與物聯網追加的海量物理(lǐ)數據，形成了(le)完整的超海量信息數據。
（4）實時(shí)性，是指大(dà)數據中的物理(lǐ)數據都是真實事(shì)物物理(lǐ)狀态實時(shí)更新的數據。嵌入式系統以各種方式實時(shí)地采集事(shì)物的物理(lǐ)狀态，滿足了(le)大(dà)數據應用(yòng)中的實時(shí)性要求。例如，全球氣象數據的動态更新與天氣的實時(shí)處理(lǐ)與預報(bào)。
（5）泛信息，是指大(dà)數據信息的全息性、冗餘性、混雜(zá)性與無限擴展性等特征。大(dà)數據中涵蓋了(le)人文(wén)、物理(lǐ)，虛拟世界、真實世界中形形色色的信息内容，通過不斷地信息挖掘，可實現(xiàn)不同層次的應用(yòng)；大(dà)數據中的魚龍混雜(zá)現(xiàn)象，導緻大(dà)數據應用(yòng)中出現(xiàn)虛假、冗餘、價值密度低(dī)的數據現(xiàn)象。
1.3大(dà)數據的數據應用(yòng)革命
小(xiǎo)數據時(shí)代，人類在事(shì)物的有限數據基礎上(shàng)，建立起一整套數據分析、處理(lǐ)方法，從(cóng)有限數據信息中了(le)解相對(duì)完整的事(shì)物面貌。大(dà)數據時(shí)代，無限擴展的數據使事(shì)物從(cóng)模糊到(dào)清晰，隻要将足夠多的數據集合起來(lái)，便可展現(xiàn)出事(shì)物的原貌。以一個大(dà)型建築的描述爲例：在有限的幾個觀察者提供模糊數據後，有經驗的建築師可以描繪出該建築的近似形象；用(yòng)不同視(shì)角的幾張二維圖片數據，經過計(jì)算(suàn)機拼接算(suàn)法，得出相對(duì)準确的三維建築圖像；如果在建築物的每個細微之處都能(néng)采集到(dào)該點的空(kōng)間數據，隻要将這(zhè)些(xiē)數據“粘貼”起來(lái)，就能(néng)形成該建築較爲準确的圖像。這(zhè)是一種大(dà)數據的量子化信息的合成技術。衆多學者都一緻認爲：數據洪流會(huì)使傳統科學方法變得過時(shí)，沒有模型與假設就可以分析數據，海量數據使統計(jì)科學變得時(shí)髦。
2、大(dà)數據與嵌入式系統
從(cóng)單片機時(shí)代開(kāi)始，30多年來(lái)，嵌入式系統從(cóng)單機物聯、分布式物聯、總線物聯到(dào)互聯網的普遍接入，最終完成了(le)物理(lǐ)世界與互聯網的融合，将互聯網帶入到(dào)物聯網的大(dà)數據時(shí)代。在大(dà)數據時(shí)代，嵌入式系統将進入到(dào)産品與技術的數據服務時(shí)代。
2.1嵌入式系統的變遷
從(cóng)20世紀70年代單片機誕生以來(lái)，嵌入式系統經曆了(le)單片機時(shí)代、嵌入式系統時(shí)代、物聯網時(shí)代，如今又進人大(dà)數據的智能(néng)化服務時(shí)代。
單片機時(shí)代，是傳統電子系統智能(néng)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(xiàn)了(le)一些(xiē)新興的智能(néng)化工(gōng)具，它們突破了(le)傳統電子系統領域，是智能(néng)化工(gōng)具的創新時(shí)代，也(yě)是電子技術與計(jì)算(suàn)機技術的交叉融合時(shí)代。物聯網時(shí)代，是智能(néng)化工(gōng)具網絡化的發展時(shí)代。嵌入式系統的網絡接人手段與網絡集群能(néng)力，将互聯網變革到(dào)物聯網，使物聯網進入到(dào)一個大(dà)科技的發展時(shí)代。
大(dà)數據時(shí)代，是嵌入式系統從(cóng)獨立的智能(néng)化産品開(kāi)發時(shí)代，轉入到(dào)嵌入式系統智能(néng)化服務的時(shí)代。這(zhè)時(shí)嵌入式系統已進入平台模式的後技術發展時(shí)代，硬件平台基礎上(shàng)的軟件服務将上(shàng)升爲主要矛盾；技術整合也(yě)成爲大(dà)數據時(shí)代嵌入式系統智能(néng)化服務的主要手段。
2.2嵌入式系統與大(dà)數據
大(dà)數據中所有與物理(lǐ)對(duì)象相關的數據，都是通過形形色色的嵌入式系統智能(néng)化工(gōng)具采集而來(lái)的；智能(néng)化工(gōng)具具有對(duì)物理(lǐ)實時(shí)采集與數據的實時(shí)處理(lǐ)能(néng)力，從(cóng)而保證了(le)大(dà)數據中物理(lǐ)數據的實時(shí)性；物質世界中大(dà)多數物理(lǐ)數據都是模拟量數據，嵌入式系統可以實現(xiàn)模拟量數據到(dào)數字量數據的轉換，使這(zhè)部分物理(lǐ)數據也(yě)能(néng)進入大(dà)數據領域；智能(néng)化工(gōng)具的智力采集方式，可以随時(shí)随地在數據采集中拓展數據中的信息量。真實的大(dà)量模拟量在沒有轉化成數字量時(shí)，數據中的大(dà)量信息難以應用(yòng)。當轉化成數字量以後，可以通過各種信号處理(lǐ)手段，将保留在數字信号中的大(dà)量信息發掘出來(lái)。
3、嵌入式系統的數據服務時(shí)代
大(dà)數據時(shí)代，是一個以信息挖掘爲中心的數據服務時(shí)代。嵌入式系統的數據采集、處理(lǐ)、智能(néng)化控制，以及後技術時(shí)代應用(yòng)軟件的技術轉型，必将使嵌入式系統從(cóng)産品、技術的獨立發展時(shí)代，轉變到(dào)大(dà)數據的服務時(shí)代。
3.1産品與技術的服務支持
多年來(lái)，嵌入式系統一直引領智能(néng)化産品與技術的發展潮流，爲智能(néng)化系統的社會(huì)服務打下(xià)了(le)良好(hǎo)的基礎。從(cóng)傳統電話(huà)到(dào)數字電話(huà)、手持電話(huà)、2G手機，再到(dào)3G時(shí)代的智能(néng)手機；從(cóng)傳統電表、數字電表到(dào)智能(néng)電表；從(cóng)傳統家用(yòng)電器、數字家電、智能(néng)家電到(dào)智能(néng)家居；從(cóng)汽車電器、汽車電子、汽車總線到(dào)智能(néng)化汽車電子系統等，莫不體現(xiàn)出嵌入式系統産品與技術的發展軌迹。形形色色的嵌入式系統的産品與技術，構成了(le)廣泛的知(zhī)識平台，爲大(dà)數據服務提供了(le)良好(hǎo)的平台環境支持。未來(lái)，嵌入式系統更多地體現(xiàn)爲産品與技術的整合服務。例如，在智能(néng)手機領域，嵌入式系統多年來(lái)的觸摸屏技術、多核技術、網絡接入技術、GPS技術、CCD/CMOS影像傳感技術、傳感器接入技術、DSP的數據處理(lǐ)技術，以及MCU的數據采集與智能(néng)化控制等領域技術，爲智能(néng)手機産品與服務應用(yòng)提供了(le)一個良好(hǎo)的産品與技術服務平台。未來(lái)的大(dà)數據應用(yòng)中，智能(néng)手機無疑會(huì)成爲智能(néng)化社會(huì)生活中的核心設備與手段。
3.2在信息智能(néng)電網中開(kāi)辟新天地
目前，物聯網的網絡基礎有計(jì)算(suàn)機的互聯網、電信網、廣播電視(shì)網與智能(néng)電網。與傳統的三網相比，智能(néng)電網有其特殊的優異性能(néng)，如有數據準入的可管理(lǐ)渠道(dào)、堅強的數據網絡建設、點到(dào)點的可靠的有線網絡體系，以及以行業行爲爲中心的應用(yòng)模式等。未來(lái)，将以智能(néng)電網用(yòng)戶端電器廣泛接人爲契機，開(kāi)創智能(néng)電網的大(dà)數據服務時(shí)代。智能(néng)電表普遍的家庭接入，有望結束長期以來(lái)智能(néng)家居隻開(kāi)花(huā)不結果的困頓局面。智能(néng)家居将以智能(néng)電表爲先導，迅速延伸到(dào)所有家用(yòng)電器，逐漸形成以信息智能(néng)電網爲中心的智能(néng)家居服務體系。
3.3關注半導體廠(chǎng)商的服務轉型
嵌入式系統技術發展得益于半導體廠(chǎng)家的芯片技術與開(kāi)發環境支持。從(cóng)嵌入式系統發展史中，可以領會(huì)到(dào)半導體産業引領嵌入式系統技術的發展的基礎性作(zuò)用(yòng)。随着嵌入式系統後技術時(shí)代的到(dào)來(lái)，以及大(dà)數據時(shí)代嵌入式系統的數據服務轉型，半導體廠(chǎng)家會(huì)率先引領這(zhè)一潮流。嵌入式系統業界應充分關注半導體廠(chǎng)家轉型時(shí)期的技術動向，即後技術時(shí)代的軟硬件平台化的技術整合與數據服務時(shí)代的綜合化器件。例如，近期飛(fēi)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，均體現(xiàn)了(le)轉型時(shí)期半導體廠(chǎng)商的技術轉型。這(zhè)種技術轉型爲嵌入式系統的大(dà)數據服務提供了(le)最有力的技術支持。
結語
嵌入式系統的普遍網絡接入，将互聯網變革到(dào)物聯網；與此同時(shí)，将互聯網虛拟世界海量的人文(wén)數據推進到(dào)真實世界與虛拟世界相互交融的大(dà)數據時(shí)代。信息大(dà)數據時(shí)代，嵌入式系統将走出産品與技術研發的獨立領域，用(yòng)産品與技術爲社會(huì)服務。在這(zhè)個轉型時(shí)代，信息智能(néng)電網将給嵌入式系統帶來(lái)巨大(dà)的機遇，信息智能(néng)電網智能(néng)化終端接入是嵌入式系統未來(lái)的重要發展舞台。國家電網推行的智能(néng)電表工(gōng)程，将是嵌入式系統的最佳切入點。