Mikhail Tsvetkov, Intel - cum se dezvoltă IoT, când să aștepți 5G și computer cuantic

Mikhail Tsvetkov - Director tehnic Intel în Rusia. Lucrează în domeniul tehnologiei electronice de peste 15 ani.

Absolvent al Universității de Stat Voronezhîn specialitatea "Fizica semiconductorilor și microelectronicii". În 2008, m-am alăturat Intel. A lucrat ca inginer la Intel Labs, Intel Architecture Group și SMG. În prezent, el conduce echipa tehnică a Intel în Rusia și țările CSI.

Senzorii bateriilor pentru auditive

- Care sunt principalele direcții de dezvoltare ale Intel?

- Astăzi, compania Intel - Data-Centric. Pe de o parte, am ajuns la acest statut din industria microelectronică - instalațiile noastre nu au dispărut, totuși Intel este unul dintre principalii furnizori ai fundației semiconductoare a lumii digitale moderne. Pe de altă parte, am depășit deja statutul de producător de microprocesoare și am devenit creatorul global al componentelor pentru întreaga infrastructură digitală. Pornind de la IoT - lucrurile folosite pentru colectarea datelor primare și cele mai puternice centre de date în care trăiesc aceste date sunt procesate și transformate din cifre în cunoștințe. Prin urmare, rezolvăm toate sarcinile cheie care stau în acest mod de evoluție a datelor. Colectarea, stocarea și transmisia - atât cu fir cât și fără fir, avem un pachet de tehnologie de mare amploare în domeniul canalelor optice celulare 4G, LTE, 5G.

De exemplu, una dintre cele mai promițătoare tehnologii- Intel® Silicon Photonics, care va extinde și va pune la dispoziție canale de mare viteză în viitorul apropiat. Și, bineînțeles, elementele de procesare. Binecunoscutul procesor Intel - atât în ​​segmentul de servere cât și în cel al clientului - rămâne cel mai versatil și mai căutat computer pentru o gamă largă de sarcini. În plus, cea mai importantă zonă este stocarea datelor. Acum, Intel produce o mulțime de SSD-uri: de la SSD-uri SATA definite de utilizator la SSD ultramodern NVMe pentru centrele de date, incluzând deja o fizică fundamentală nouă 3D XPoint. Încă nu am ridicat problema conducerii autonome.

- O faci?

- Personal, eu - nu, dar avem o unitate separată, Intel Autonomous Driving. Intel se uită foarte atent și lucrează activ la acest lucru.

- Dezvoltați infrastructuri de la început până la sfârșit - aceasta este atât colectarea de date, și anume senzorii și procesarea? Sunt aceste sisteme pentru anumite industrii?

- Nu, desfășurarea specificăInfrastructurile IoT sunt o activitate de integrare. Intel rareori acționează ca un integrator. Suntem dezvoltatori tehnologici. De exemplu, facem transceivere, chips-uri pentru conectivitate Bluetooth și Wi-Fi. Majoritatea laptopurilor au oricare dintre cipurile noastre Wi-Fi sau Bluetooth. Dezvoltând aceste protocoale, transferăm tehnologii din lumea IT în lumea industrială.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

De exemplu, colegii noștri de la Intel IT au fostUn pilot foarte interesant a fost efectuat la una dintre fabricile pentru implementarea unei rețele fără fir de 150 de senzori care monitoriza echipamentele, presiunea, prezența impurităților diferitelor gaze în aer. Era fabricarea de semiconductori, care utilizează un număr mare de componente chimice. Și a fost dovedită eficiența ridicată a energiei joase Bluetooth (BLE) - o topologie pentru distanțe scurte, la aproximativ 15 m de receptor, chiar și într-o încăpere atât de dificilă ca o sală de producție. Conform estimărilor interne ale serviciului nostru IT, sa dovedit că costul acestei rețele a fost de numai 10% comparativ cu senzorii clasici cu cablu, inclusiv cablarea și întreținerea infrastructurii cu fir într-o încăpere deja operată.

Următoarea infrastructură a fost desfășurată acolo: au existat două gateway-uri IoT într-o cameră mare din fabrică, de fapt, un PC Intel cu Bluetooth și un modul Wi-Fi și senzori wireless. Gateway-urile sunt conectate prin cablu la o rețea Ethernet și prin Wi-Fi. Interferența este posibilă între diferite standarde wireless, deoarece acestea utilizează aceeași bandă de frecvență. BLE și Wi-Fi funcționează în banda de 2,4 GHz. Dar, spre deosebire de alte familii de protocoale, de exemplu, IEEE 802.15.4, în care coexistența (cu coexistența engleză - "high-tech") și Wi-Fi nu este prea bine implementată, Bluetooth și Wi-Fi sunt combinate armonios și sunt rezistente la interferențe unele cu altele. Cel mai important, ca rezultat al testării acestui sistem, care a durat un an și jumătate, a fost obținută o fiabilitate de 99% a comunicării cu senzorii, iar stabilitatea operațiunii a fost foarte previzibilă. Dacă senzorul nu a funcționat, atunci nu a funcționat imediat, deoarece a fost plasat incorect, de exemplu, în spatele coloanei sau prea departe. Dar dacă geometria a fost astfel încât conexiunea să poată fi stabilită, senzorul funcționa corect și conexiunea era fiabilă.

Senzorii și-au demonstrat capacitatea de a trăiacumulatori în 620 mAh timp de 452 de zile. Acest lucru este bun, dar aceasta nu este limita, deoarece o baterie de 620 mAh este o baterie pentru un aparat auditiv si, de exemplu, un deget AA este deja undeva in jur de 2 mii mAh.

Teascurile ca surse de informație non-trivială

- În Rusia, R & D este într-un fel implicat în IoT?

- IoT nu este un singur lucru sferic învid, face parte din ciclul de viață al datelor, generatorul lor automatizat. Omanitatea generează date prin încărcarea fotografiilor, completarea textului, însă această metodă de obținere a informațiilor nu oferă o imagine completă a lumii. Pentru a analiza lumea mult mai detaliat, este nevoie de automatizare. Progresul natural al oricărei afaceri dorite este automatizarea. Pentru a automatiza colectarea datelor, infrastructura este implementată de la senzori.

Am spus odată că cel mai bun senzor IoT -Aceasta este o cameră video. Un flux video este o sursă de informații bogată și, cel mai important, este intuitivă pentru o persoană. Dacă considerăm IoT separat de conceptul general de date-centric, atunci în majoritatea cazurilor nu este foarte interesant.

Abilitatea de a activa ceainicul pe un telefon mobil- O opțiune bună, dar mai mult de la categoria de opțiuni suplimentare de aparate de uz casnic, mai degrabă decât de Internet de lucruri. Dar abilitatea de a analiza informații dintr-un milion de manechine poate oferi o cunoaștere complet netrivială despre modul în care se schimbă încărcătura în rețea, despre modul în care oamenii beau ceai dimineața, că majoritatea locuitorilor caselor cu sobe de gaz preferă să fiarbă ceai electric și plătiți bani în plus pentru aceasta.

- În domeniul IoT industrial este clar cine deține datele. Și dacă spunem, în mod condiționat, despre cazane, IoT de uz casnic, atunci cine va deține aceste date atunci când sunt colectate de la dispozitive personale?

- Cred că în fiecare caz va fi determinat printr-un contract că o persoană va semna direct cu operatorul datelor sale.

- Producătorul dispozitivului?

- Nu neapărat. Furnizorul serviciului la care persoana este conectată poate fi un producător de dispozitive, o companie de Internet sau, în general, o pornire separată. În orice caz, o persoană (ca subiect al luării deciziilor) - aceasta este evidențiată de ultimele modificări ale legislației - va avea dreptul de a gestiona datele sale și de a-și exprima decizia într-o formă obligatorie pentru operator. Un reprezentant al serviciului va trebui să urmeze această decizie.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

Emisiunea de date este împărțită în două părți: aceasta este o organizare fizică / tehnologică a achiziției de date și social / legal. partea socio-juridică se află mai mult în domeniul statului și a persoanei, și suntem o companie de tehnologie ar trebui să ofere pur și simplu o oportunitate convenabilă și rentabilă pentru a pune în aplicare orice decizie.

Punerea unui observator în fața unui perete în 24 de ecrane este pur și simplu crudă

- Va fi în mare parte colectarea de date fără fir?

- Trendul este acum să se mute la wirelesstehnologie. Telemetria în sine este un domeniu de automatizare cunoscut de o jumătate de secol. Interfața RS-485 este o familie de interfețe seriale, iar succesorul la Ethernet nu este o poveste nouă. Dar amploarea acestor sisteme a fost constrânsă de factori precum nevoia de a pune un cablu. Cablarea prin cablu este o sarcină serioasă care necesită planificare chiar și la etapa de construcție a unei clădiri. Doar vin și a pus 100 de senzori cu fir este foarte dificil. Nu spun că este imposibil, dar este extrem de dificil. Dar aspectul de ieftin și rezistent la interferențe, cu un ciclu lung de viață a bateriei, senzori, poate transforma cantitatea într-o nouă calitate. În acest caz, atunci când senzorii ajung la un anumit prag, devenind wireless, aceștia vor fi la fel de natural ca atributul oricărui spațiu, așa cum este acum iluminatul.

RS-485 (standard recomandat în limba engleză 485) - standardul stratului fizic pentru asincroninterfață. Standardul a câștigat o mare popularitate și a devenit baza pentru crearea unei întregi familii de rețele industriale utilizate pe scară largă în automatizarea industrială.

EIA a etichetat anterior toate standardele sale.prefixul "RS" (standard recomandat - standard recomandat). Mulți ingineri continuă să utilizeze această desemnare, cu toate acestea, EIA / TIA înlocuiește oficial RS cu EIA / TIA pentru a facilita identificarea originii standardelor lor.

O trăsătură interesantă - dezvoltarea rechemărilor IoTlegea de dezvoltare a ingineriei semiconductoare. La început, când nu există încă nicio piață, chips-urile de bucăți ies în mod pilot, ele sunt extrem de costisitoare, deoarece dezvoltarea costă o mulțime de bani. Dar odată cu apariția meiului și cu creșterea numărului de chips-uri fabricate, prețul pe unitate scade. Deci, conform legii lui Moore, dezvoltarea revoluționară a tehnologiei a făcut posibilă apariția unei noi lumi de computere personale, cu un preț microprocesor de mai puțin de 1.000 de dolari. Același lucru care sa făcut în anii 80-90 se întâmplă acum în lumea lucrurilor IOT. Atunci când costul componentelor și sistemul holistic IoT depășesc pragul distribuției explozive masive, atunci producătorul va fi profitabil să investească în dezvoltarea de noi sisteme, deoarece va vedea piața și utilizatorii vor putea să automatizeze în mod eficient toate aspectele vieții lor.

- Când se va întâmpla asta?

- Acest lucru se întâmplă deja. Acum, segmentul de supraveghere video este în creștere foarte rapid, și nu numai în domeniul securității, dar și sub formă de AI deja - bună supraveghere video intelectuală, cu recunoașterea situației, numărarea numărului de persoane în cozile de trafic, de trafic. De exemplu, supravegherea video în industrie a înlocuit aproape controlul calității pe liniile de producție. Adică, acum nu mai este necesar să forțezi o persoană să privească în mod continuu spațiile care zboară în fața lui pe transportor pentru a determina căsătoria. Multe lucruri interesante se întâmplă în acest domeniu și apare imediat întrebarea corectă: ce trebuie să faceți cu acest șir de informații? Instrumentele clasice existente de procesare a datelor nu mai sunt utile. Din nou, este imposibil să punem un observator în fața unui zid de 24 de ecran și să-l cerem să se concentreze și să extragă continuu informații din aceste fluxuri. Este doar crud.

AI nu este, de asemenea, supernova, de la"Intelectul pe siliciu" circulă încă din anii '50. Chiar și eu am prins valul din 2000, când scriam o lucrare pe tema implementării rețelelor neuronale FPGA (FPGA). Dar în acel moment terenul nu era pregătit pentru o creștere rapidă, pentru un salt calitativ. Nu mai existau date și echipamente productive. Tot Kolmogorov a investigat întrebările AI. El a spus că nu a văzut obstacole matematice pentru crearea de ființe vii cu drepturi depline, construite în întregime pe mecanismele de procesare a informațiilor digitale.

Andrey Nikolaevich Kolmogorov - matematician sovietic, unul dintre cei mai mari matematicieni ai secolului XX.

Kolmogorov - unul dintre fondatorii moderneteoria probabilității, a obținut rezultate fundamentale în topologie, geometrie, logică matematică, mecanică clasică, teoria turbulențelor, teoria complexității algoritmilor și analiza funcțională.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

Dar performanța unui calculator din anii 60 a fostnu suficient pentru a lucra într-adevăr rețea neuronală utilă. Și numai în a doua jumătate a anului 2010, performanța computerelor cu destinație generală a atins pragul necesar pentru lansarea rețelelor neuronale cu mai multe straturi, cu milioane de parametri. Și, cel mai important, Internetul a acumulat suficiente informații pentru ca seturile de date mari, publice, etichetate semantic, cum ar fi ImageNet, să apară. Și aici, vă rog, un salt revoluționar - rețeaua AlexNet pe ImageNet nu a arătat exactitatea recunoașterii obiectelor în fotografii, comparabilă cu cea a unei persoane. Și suntem obișnuiți să trăim cu erori umane.

"În curând, comitetul 3GPP va fi redenumit comitetul 5GPP"

- Intel se ocupă și de 5G. În ce etapă funcționează acum?

- Acum specificația este formalizată. Primele implementări vor apărea mai aproape de a doua jumătate a anului 2019, în întreaga lume, și vor fi larg răspândite în 2020. 5G ce este bun? Rezolvă trei sarcini cheie simultan - colectarea efectivă a datelor relevante, transferul și prelucrarea acestora. 5G este o soluție la problema transferului de date în masă, a fluxurilor video puternice și a latenței reduse. Deoarece IoT nu este doar telemetrie, ci și semnale pentru actuatori. Latență redusă la gestionarea obiectelor mecanice, calculul în timp real. Acolo, intervalele de timp sunt măsurate în milisecunde, iar astfel de întârzieri rigide nu sunt prevăzute în sistemele existente. Unul dintre subgrupurile de 5G este garantat pentru timpul de propagare a echipei. Și al treilea punct este creșterea explozivă a dispozitivelor conectate. În LTE, capacitatea stației de bază este relativ mică. Conectarea a zeci de mii de utilizatori depășește capacitățile tehnologiilor moderne 4G. Iar a treia zonă în care 5G se dezvoltă în mod activ este creșterea capacității bazei abonaților. Pentru ca operatorii să poată conecta ieftin rețele de senzori cu consum redus și cu emisie redusă.

- Ce dezvolți în acest context?

- Dezvoltăm modemuri. Intel este un producător de modemuri bune 4G, 3G și acum 5G. Modemul recent introdus XMM 8160 5G se pregătește pentru utilizare la nivel mondial. În cadrul comitetului 3GPP care elaborează specificații de comunicare celulară, se desfășoară activități de standardizare. Există o glumă că comitetul 3GPP va fi în curând redenumit comitetul 5GPP. Comitetul este format din colegii noștri de la Nižni Novgorod, suntem implicați activ în dezvoltarea acestui standard. Dar cea mai bună contribuție este crearea de produse.

Galoane de electroni, qubits și minus o mie de Kelvin

- Dacă continuați subiectul datelor și creșterea acestora, vedeți o limitare a dezvoltării stocării datelor?

- Până în prezent, limita nu este vizibilă. Acum este realist să vorbim despre stocarea petabyte pe un server de 1U. Acest lucru este practic mâine, dacă nu chiar astăzi. Și vorbind mai mult la nivel global, mi-e teamă să fac previziuni pesimiste, pentru că de-a lungul istoriei de 50 de ani am făcut doar că am dezamăgit sceptici și ne-am mutat mai departe. În același timp, cu perspective viitoare, Intel se dezvoltă în domeniul computerelor cuantice, iar acum au ajuns la 49 qubits împreună cu instituțiile academice.

- În Rusia?

- Nu, în Europa, împreună cu OlandaCentrul de Cercetare QuTech. Sunt rezolvate foarte multe probleme netriviale ale păstrării qubitelor într-o stare stabilă la temperaturi care diferă de zero absolută doar cu o fracțiune de grad. De asemenea, cercetăm noi arhitecturi, de exemplu, cum ar fi calculul neuromorfic. Acum, modelele de rețele neuronale artificiale pe procesoare imită doar lucrarea neuronilor lumii vii, fizic este multiplicarea matricelor asupra multiplicatorilor digitali. Spre deosebire de ei, cuantificatorul neuromorf imită fizica neuronului. Și Intel a făcut un alt chip digital, dar deja asincron pentru implementarea unor astfel de modele.

- Calculul cuantic, de exemplu, la IBM, se bazează pe supraconductivitate, aveți o tehnologie similară?

- Investigăm diferite efecte. Acum există aproximativ șase abordări, pe baza cărora încearcă să facă un supercomputer cuantic. Intel utilizează un qubit de spin care este stabil chiar și la o temperatură de 1 Kelvin, ceea ce este destul de cald în comparație cu supraconductivitatea.

Foto: Anton Karliner / "Hightech"

- Stabil în câteva milisecunde?

- Da, câteva milisecunde. Teoreticienii spun că un calculator cuantic va fi capabil să arate rezultate practic aplicabile pe un număr qubit de la o mie sau mai mult. Dar este de 49 de coți atât de mici? De exemplu, când a apărut primul chip de memorie bipolară din lume, creat de Intel în 1969, capacitatea de memorie a fost de numai 64 de biți. Dar a lansat o evoluție rapidă și, literalmente, un an mai târziu, a fost creat un cip CMOD DRAM de 1024 de biți. Procesul a fost lansat, tehnologia a început în viață. În ceea ce privește calculul cuantic, multe lucrări se desfășoară în paralel în partea teoretică. Sunt căutate sarcini care sunt rezolvate în principiu mai rapid decât arhitectura informatică tradițională.

Fără resurse de calcul, nimeni nu efectuează studii clinice.

- Intel este implicat în asistența medicală digitală. Ați lansat chiar și câteva produse, ceasurile Basis Peak, care au fost retrase în 2016.

- Nu a fost atât de multă sănătateindustria de fitness. Îngrijirea medicală, cu toate cerințele și sarcinile sale, este o zonă separată, lucrăm în mod activ cu aceasta, doar în ceea ce privește dezvoltarea infrastructurii și a tehnologiilor de prelucrare a datelor. Medicina a fost întotdeauna un domeniu de înaltă tehnologie și de date intensivă a activității umane, iar acum, când devine posibilă automatizarea colectării și prelucrării informațiilor, medicina analitică și bazată pe date se dezvoltă activ.

Trebuie să le acordăm un omagiu medicilor, au fost foarte bunia lucrat bine cu statisticile. Acum am introdus AI pentru analiza imaginii. Rețeaua neurală nu poate construi un diagnostic, dar poate servi drept instrument consultativ pentru medic. Colectarea de informații și statistici privind spitalele, sistemele de sănătate din țară și din întreaga lume oferă o cantitate imensă de informații pentru analiză. Studiile clinice privind medicamentele noi reprezintă o parte importantă și dificilă a cercetării medicale. Acolo este imposibil să se aștepte ca în 100% din cazuri rezultatul să fie repetat. Rezultatele sunt întotdeauna statistice în natură, întotdeauna trebuie să căutați corelații, să înțelegeți unde este adevărata relație și unde este cazul special. Și aici, fără resurse computaționale, cred că nimeni nu conduce deja studii clinice.

- Ați menționat foarte multe obstacole care trebuie abordate în domeniul datelor. Care este cel mai greu lucru care se dezvoltă acum în această direcție? Ce lipsește?

- Mulți oameni iubesc să se plângă că eiceva lipsește. Încerc acum să mă gândesc la ce să vă plâng și nu funcționează. Există o mare cantitate de muncă în toate direcțiile și, cel mai important, ceea ce lipsește este timpul.