Michail Tsvetkov, Intel - jak je IoT vyvíjen, kdy čekat na 5G a kvantový počítač

Michail Tsvetkov - Technický ředitel společnosti Intel v Rusku. Pracuje v oblasti elektronických technologií již více než 15 let.

Vystudoval Voroněžskou státní univerzituv oboru "Fyzika polovodičů a mikroelektroniky". V roce 2008 jsem nastoupil do společnosti Intel. Pracoval jako inženýr v Intel Labs, Intel Architecture Group a SMG. V současné době vede technický tým společnosti Intel v Rusku a zemích SNS.

Senzory pro naslouchadla

- Jaké jsou hlavní směry vývoje společnosti Intel?

- Dnes, Intel - Data-Centric-společnost. Na jedné straně jsme se dostali k tomuto stavu z mikroelektronického průmyslu - naše závody nezmizely, stále je Intel jedním z předních dodavatelů polovodičových základů moderního digitálního světa. Na druhé straně jsme již přerostli status výrobce jednoduchých mikroprocesorů a stali jsme se globálním tvůrcem komponentů pro celou digitální infrastrukturu. Počínaje věcmi IoT používanými ke shromažďování primárních dat ak nejvýkonnějším datovým centrům, ve kterých tato data žijí, se zpracovávají a transformují z čísel do znalostí. Proto řešíme všechny klíčové úkoly, které stojí v tomto způsobu vývoje dat. Sběr, ukládání a přenos - drátové i bezdrátové - máme velký technologický balíček v oblasti 4G, LTE, 5G mobilních optických kanálů.

Například jedna z nejslibnějších technologií- Intel® Silicon Photonics, který v blízké budoucnosti rozšíří a zpřístupní vysokorychlostní kanály. A samozřejmě, prvky zpracování. Dobře starý procesor Intel - jak v segmentu serverů, tak v klientovi, zůstává stále nejuniverzálnějším a nejvyhledávanějším počítačem pro širokou škálu úkolů. Navíc nejdůležitější oblastí je ukládání dat. Nyní Intel vyrábí spoustu SSD: od uživatelsky definovaných SATA SSD až po ultra-moderní NVMe SSD pro datová centra, včetně již zcela nové fyziky 3D XPoint. To jsme dosud nevyvolali otázku autonomní jízdy.

- Děláš to?

- Osobně, já - ne, ale máme samostatnou jednotku, Intel Autonomous Driving. Intel velmi pozorně a aktivně na tom pracuje.

- Rozvíjíte infrastrukturu od začátku do konce - to je jak sběr dat, tj. Senzory, tak zpracování? Jsou tyto systémy pro konkrétní průmyslová odvětví?

- Ne, specifické nasazeníInfrastruktury internetu věcí jsou integrační prací. Intel málokdy funguje jako integrátor. Jsme technologičtí vývojáři. Například, my děláme transceivers, čipy pro Bluetooth a Wi-Fi konektivitu. Většina notebooků má některý z našich Wi-Fi nebo Bluetooth čipů. Při vývoji těchto protokolů přenášíme technologie z IT světa do průmyslového světa.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

Například naši kolegové z IT IT byliVelmi zajímavý pilot byl proveden v jedné z továren pro nasazení bezdrátové sítě 150 senzorů, které monitorovaly zařízení, tlak, přítomnost nečistot různých plynů ve vzduchu. Jednalo se o výrobu polovodičů, která využívá velké množství chemických složek. A vysoká účinnost nízkoenergetické technologie Bluetooth (BLE) byla prokázána - topologie na krátké vzdálenosti, asi 15 m od přijímače, a to iv takové náročné místnosti jako výrobní hala. Podle interních odhadů našich IT služeb se ukázalo, že náklady na tuto síť byly pouze 10% ve srovnání s klasickými kabelovými senzory, včetně zapojení a údržby drátové infrastruktury v již provozovaném pokoji.

Zde byla nasazena následující infrastruktura: ve velké výrobní hale byly dvě brány IoT, ve skutečnosti byl zavěšen počítač Intel s technologií Bluetooth Bluetooth a modul Wi-Fi a bezdrátové senzory. Brány jsou propojeny kabelem do sítě Ethernet a přes Wi-Fi. Interference je možná mezi různými bezdrátovými standardy, protože používají stejné frekvenční pásmo. BLE a Wi-Fi pracují v pásmu 2,4 GHz. Ale na rozdíl od jiných skupin protokolů, například IEEE 802.15.4, kde koexistence (s anglickou koexistencí - „High-tech“) s Wi-Fi není příliš dobře implementována, Bluetooth a Wi-Fi jsou harmonicky kombinovány, jsou spíše efektivně sdíleny. a jsou odolné vůči vzájemnému rušení. Nejdůležitější je, že v důsledku testování tohoto systému, který trval rok a půl, bylo dosaženo 99% spolehlivosti komunikace se senzory a stabilita provozu byla velmi předvídatelná. Pokud senzor nepracoval, nepracoval okamžitě, protože byl nesprávně umístěn například za sloupem nebo příliš daleko. Pokud však byla geometrie taková, že spojení mohlo být navázáno, senzor fungoval správně a spojení bylo spolehlivé.

Senzory prokázaly svou schopnost žítbaterií v 620 mAh po dobu 452 dnů. To je dobré, ale toto není limit, protože baterie 620 mAh je baterie pro naslouchátko a například prst AA je již někde kolem 2 000 mAh.

Konvice jako zdroje netriviálních informací

- V Rusku je výzkum a vývoj nějak zapojen do internetu věcí?

- IoT není jediná sférická věcvakuum, je součástí životního cyklu dat, jejich automatizovaného generátoru. Lidstvo vytváří data nahráváním fotografií, vyplňováním textu, ale tato metoda získávání informací neposkytuje úplný obraz světa. Abychom mohli analyzovat svět mnohem podrobněji, je nutná automatizace. Přirozeným pokrokem jakéhokoliv žádoucího podnikání je automatizace. Pro automatizaci sběru dat je infrastruktura nasazena ze senzorů.

Jednou jsem řekl, že nejlepší senzor IoT -Jedná se o videokameru. Video stream je tak bohatým informačním zdrojem, a co je nejdůležitější, je pro člověka intuitivní. Pokud uvážíme IoT odděleně od obecného konceptu Data-Centric, pak ve většině případů to není příliš zajímavé.

Schopnost zapnout konvici na mobilní telefon- Dobrá volba, ale více z kategorie dalších možností domácích spotřebičů, spíše než internetu věcí. Schopnost analyzovat informace z milionu figurín však může poskytnout zcela nové netriviální znalosti o tom, jak se mění zátěž v síti, o tom, jak lidé ráno pijí čaj, že většina obyvatel domů s plynovými kamny raději vaří čaj elektricky a zaplatit za to peníze navíc.

- V průmyslovém internetu je jasné, kdo data vlastní. A pokud řekneme, podmíněně, o kotlích, domácnosti IoT, pak kdo bude vlastnit tyto údaje, když jsou shromažďovány z osobních zařízení?

- Myslím si, že v každém konkrétním případě bude smlouva určena, že osoba podepisuje přímo s provozovatelem svých údajů.

- Výrobce zařízení?

- Ne nutně. Poskytovatelem služby, ke které je osoba připojena, může být výrobce zařízení, internetová společnost nebo obecně samostatné spuštění. V každém případě bude mít osoba (jako předmět rozhodování) - což dokazují poslední změny v legislativě - právo spravovat své údaje a vyjádřit své rozhodnutí ve formě povinné pro provozovatele. K tomuto rozhodnutí bude zapotřebí servisní zástupce.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

Problematika dat je rozdělena do dvou částí: jedná se o fyzicko-technologickou organizaci sběru dat a sociální / právní. Sociální a právní část leží spíše v oblasti státu a samotného člověka a my, technologická společnost, bychom měli jednoduše poskytnout výhodnou a nákladově efektivní příležitost k provedení jakéhokoli rozhodnutí.

Uvedení pozorovatele před zeď na 24 obrazovkách je prostě kruté

- Bude to většinou bezdrátový sběr dat?

- trend je nyní přejít na bezdrátovétechnologie. Samotná telemetrie je oblastí automatizace, která je známá už půl století. Rozhraní RS-485 je rodina sériových rozhraní a nástupcem sítě Ethernet není nový příběh. Ale rozsah těchto systémů byl omezen takovými faktory, jako je potřeba položit kabel. Vedení kabelů je vážný úkol, který vyžaduje plánování i ve fázi výstavby budovy. Stačí přijít a dát 100 kabelových senzorů je velmi obtížné. Neříkám, že je to nemožné, ale je to nesmírně obtížné. Ale vzhled levného a odolného vůči rušení, s dlouhou životností baterií, senzory, může změnit množství na novou kvalitu. V tomto případě, když senzory dosáhnou určité prahové hodnoty a stanou se bezdrátovými, budou stejně přirozeným atributem jakéhokoliv prostoru, jak je nyní osvětlení.

RS-485 (Anglický doporučený standard 485) - standard fyzikální vrstvy pro asynchronnírozhraní. Standard získal velkou popularitu a stal se základem pro vytvoření celé řady průmyslových sítí široce používaných v průmyslové automatizaci.

EIA již dříve označila všechny své normy.předpona "RS" (eng. Doporučený standard - doporučený standard). Mnozí inženýři toto označení nadále používají, nicméně EIA / TIA oficiálně nahradila RS EIA / TIA, aby usnadnila identifikaci původu svých norem.

Zajímavý rys - vývoj IoT připomínázákon o vývoji polovodičového inženýrství. Zpočátku, když ještě není žádný trh, vyjdou kusové čipy v pilotním režimu, jsou extrémně drahé, protože vývoj stojí hodně peněz. Ale s příchodem proso a zvýšením počtu vyrobených čipů se cena za jednotku snižuje. Podle Moorova zákona tak revoluční vývoj technologie umožnil vznik nového světa osobních počítačů s cenou mikroprocesoru nižší než 1 000 USD. Totéž, co se stalo v 80–90 letech, se nyní děje ve světě věcí internetu věcí. Když náklady na komponenty a holistický systém IoT překonají práh masivní distribuce výbušnin, pak bude výrobce rentabilní investovat do vývoje nových systémů, protože uvidí trh a uživatelé budou moci efektivně automatizovat všechny aspekty svého života.

- Kdy se to stane?

- To se již děje. Nyní segment video dohledu roste velmi rychle, a to nejen v oblasti bezpečnosti, ale také ve formě AI již - dobrý intelektuální video dohled s uznáním situace, počítání počtu lidí ve frontách, provozu. Například, video dohled v průmyslu téměř nahradil kontrolu kvality na výrobních linkách. To znamená, že nyní už není nutné přinutit osobu, aby se neustále dívala na polotovary létající před ním na dopravníku, aby určila manželství. V této oblasti se odehrává mnoho zajímavých věcí a okamžitě vyvstává správná otázka: co dělat s tímto hřídelem informací? Stávající klasické nástroje pro zpracování dat již nejsou užitečné. Opět je nemožné umístit pozorovatele před stěnu s 24 obrazovkami a vyžadovat, aby se průběžně koncentroval a extrahoval informace z těchto proudů. Je to jen kruté.

AI také není supernova, pravidelně"Intellect na křemíku" cirkuluje od 50. let. Dokonce jsem chytil vlnu roku 2000, kdy jsem psal semestrální referát o implementaci neuronových sítí FPGA (FPGA). V té chvíli však půda nebyla připravena na rychlý růst, na kvalitativní skok. Nebylo ještě více datových a produktivních zařízení. Stále Kolmogorov zkoumal otázky AI. Řekl, že nevidí matematické překážky pro vytváření plnohodnotných živých bytostí, postavených výhradně na mechanismech zpracování digitálních informací.

Andrey Nikolaevich Kolmogorov - Sovětský matematik, jeden z největších matematiků XX. Století.

Kolmogorov - jeden ze zakladatelů moderníchteorie pravděpodobnosti, získal základní výsledky v topologii, geometrii, matematické logice, klasické mechanice, teorii turbulence, teorii složitosti algoritmů a funkční analýze.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

Ale výkon počítače 60. let bylnestačí k tomu, aby fungovala prakticky užitečná neuronová síť. A až ve druhé polovině roku 2010 dosáhl výkon univerzálních počítačů prahové hodnoty potřebné pro spuštění vícevrstvých neuronových sítí s miliony parametrů. A co je nejdůležitější, internet nashromáždil dostatek informací pro velké, veřejné, sémanticky značené soubory dat, jako je například ImageNet. A tady, prosím, revoluční skok - síť AlexNet na síti ImageNet neprokázala přesnost rozpoznávání objektů na fotografiích, srovnatelnou s osobností. A jsme zvyklí žít s lidskými chybami.

„Brzy bude výbor 3GPP přejmenován na výbor 5GPP“

- Intel se také zabývá 5G. V jaké fázi je teď práce?

- Nyní je specifikace formalizována. První nasazení se objeví blíže druhé polovině roku 2019, po celém světě, a rozšířené v roce 2020. 5G co je dobré? Řeší tři klíčové úkoly najednou - efektivní sběr relevantních dat, jejich přenos a zpracování. 5G je řešením problému hromadného přenosu dat, výkonných video streamů a nízké latence. Protože IoT není jen telemetrie, ale také signály pro akční členy. Nízká latence při řízení mechanických objektů, výpočet v reálném čase. Tam jsou časové intervaly měřeny v milisekundách a takováto zpoždění nejsou v existujících systémech stanovena. Jedna z podskupin 5G je garantovaná doba propagace týmu. A třetím bodem je explozivní růst připojených zařízení. V LTE je kapacita základní stanice relativně malá. Připojení desítek tisíc uživatelů překračuje možnosti moderních 4G technologií. Třetí oblastí, kde se 5G aktivně rozvíjí, je zvýšení kapacity účastnické základny. Aby mohli operátoři levně propojovat sítě s nízkými a nízkými přenosy.

- Co v této souvislosti vyvíjíte?

- Vyvíjíme modemy. Intel je výrobcem dobrých 4G, 3G a nyní 5G modemů. Nedávno představený modem XMM 8160 5G se připravuje pro celosvětové použití. V rámci výboru 3GPP, který vyvíjí specifikace pro mobilní komunikaci, probíhají práce na normalizaci. Tam je vtip, že 3GPP výbor bude brzy přejmenován na 5GPP výbor. Výbor se skládá z našich kolegů z Nižního Novgorodu, aktivně se podílíme na vývoji tohoto standardu. Nejlepším přínosem je však tvorba produktů.

Galloping elektrony, qubits a mínus jeden tisíc kelvins

- Pokud budete pokračovat v tématu dat a jejich zvýšení, vidíte nějaký limit pro rozvoj ukládání dat?

- Zatím žádné omezení. Nyní je reálné mluvit o petabyte úložišti na 1U serveru. To je prakticky náš zítřek, ne-li již dnes. A když mluvíme více globálně, obávám se, že mohu udělat pesimistické předpovědi, protože v průběhu 50leté historie jsme udělali jen to, že jsme vyvrátili skeptiky a pokračovali dál. Ve stejné době, s vyhlídkami do budoucna, se Intel vyvíjí v oblasti kvantových výpočetních systémů a nyní dosáhl 49 qubits ve spolupráci s akademickými institucemi.

- V Rusku?

- Ne, v Evropě, společně s NizozemskemQuTech výzkumné centrum. Jsou zde řešeny velmi netriviální problémy udržování qubitů ve stabilním stavu při teplotách, které se liší od absolutní nuly pouze zlomkem stupně. Také zkoumáme například nové architektury, například neuromorfní výpočty. Modely umělých neuronových sítí na procesorech pouze napodobují práci neuronů živého světa, fyzicky je to násobení matic na digitálních multiplikátorech. Na rozdíl od nich, neuromorfní kvantizer emuluje fyziku neuronu. A Intel dal další digitální, ale již asynchronní čip pro implementaci těchto modelů.

- Kvantové výpočty, například v IBM, jsou založeny na supravodivosti, máte podobnou technologii?

- Zkoumáme různé efekty. Nyní existuje asi šest přístupů, na jejichž základě se snaží vytvořit kvantový superpočítač. Intel používá rotační qubit, který je stabilní i při teplotě 1 Kelvinů, což je poměrně teplo ve srovnání se supravodivostí.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

- Stabilní několik milisekund?

- Ano, několik milisekund. Teoretici říkají, že kvantový počítač bude schopen ukázat prakticky použitelné výsledky na qubitovém čísle od tisíce nebo více. Je ale 49 loket tak malý? Když se například objevil první bipolární paměťový čip na světě, vytvořený společností Intel v roce 1969, jeho paměťová kapacita byla pouze 64 bitů. Zahájil však rychlý vývoj a doslova o rok později byl vytvořen čip CMOD DRAM o velikosti 1024 bitů. Tento proces byl zahájen, technologie začala v životě. V kvantové práci se nyní v teoretické části provádí paralelně mnoho práce. Hledají se úkoly, které jsou v zásadě řešeny rychleji než na tradiční počítačové architektuře.

Bez výpočetních zdrojů nikdo neprovádí klinické zkoušky.

- Intel se podílí na digitální zdravotní péči. Dokonce jste spustili některé produkty, hodinky Basis Peak, které byly staženy v roce 2016.

- Nebylo to tolik zdraví jakofitness. Zdravotní péče se všemi jejími požadavky a úkoly je samostatnou oblastí, s níž aktivně spolupracujeme, a to pouze z hlediska rozvoje infrastruktury a technologií pro zpracování dat. Medicína byla vždy velmi high-tech a datově intenzivní oblast lidské činnosti a nyní, když je možné automatizovat sběr a zpracování informací, aktivně se rozvíjí analytická medicína založená na datech.

Musíme vzdát hold lékařům, byli velmidobře pracoval se statistikami. Nyní jsme zavedli AI pro analýzu obrazu. Neuronová síť nemůže vytvořit diagnózu, ale může sloužit jako poradenský nástroj pro lékaře. Sběr informací a statistik o nemocnicích, o zdravotnických systémech v zemi a po celém světě poskytuje obrovské množství informací pro analýzu. Klinické studie nových léčiv jsou velkou a obtížnou součástí lékařského výzkumu. Není možné očekávat, že ve 100% případů bude výsledek opakován. Výsledky jsou vždy statistické povahy, vždy musíte hledat korelace, pochopit, kde je skutečný vztah, a kde zvláštní případ. A tady, bez výpočetních zdrojů, si myslím, že nikdo již neprovádí klinické zkoušky.

- Zmínil jste spoustu různých překážek, které je třeba řešit v oblasti údajů. Jaká je nejtěžší věc, která se nyní rozvíjí tímto směrem? Co chybí?

- Mnoho lidí si rád stěžuje, že oniněco chybí. Nyní se snažím přemýšlet o tom, co si mám stěžovat, a to nefunguje. Existuje obrovské množství práce ve všech směrech, a co je nejdůležitější, co chybí, je čas.