用戶界面 - 信息娛樂系統(tǒng)的下一個戰(zhàn)場

信息娛樂系統(tǒng)的下一個戰(zhàn)場將轉(zhuǎn)向用戶界面(UI)技術(shù)。消費者在作出購買決策時不再是比較功能集方面的微小差異，而是越來越多地考慮易用性和特色功能。為了趕上下一代產(chǎn)品周期，系統(tǒng)設(shè)計師在開發(fā)無缺陷工作的UI方面正面臨著越來越大的壓力。用戶界面技術(shù)的發(fā)展最終將走向語音識別和其它更復(fù)雜的UI。隨著這種趨勢的演進(jìn)，消費者在今后幾年內(nèi)將有機(jī)會體驗到許多新穎的、令人激動的創(chuàng)新技術(shù)。在UI技術(shù)普及的下一個階段，不再要求做用戶培訓(xùn)，而是采用先進(jìn)UI的設(shè)備需要去適應(yīng)消費者需求，實現(xiàn)“開箱”即可使用。為了達(dá)到這個目標(biāo)，設(shè)備要求變得更加智能，因而需要更強(qiáng)大的處理能力以及更多的內(nèi)存資源。

在系統(tǒng)設(shè)計方面，增加系統(tǒng)智能將提高對額外處理能力和內(nèi)存的要求，因為不僅要診斷系統(tǒng)或作出預(yù)測，而且要實現(xiàn)系統(tǒng)需要做出的復(fù)雜響應(yīng)。預(yù)測智能的復(fù)雜性需要的處理能力和內(nèi)存資源比目前嵌入式系統(tǒng)能提供的要多得多。隨著這些嵌入式系統(tǒng)承載更多的UI功能，這個問題正變得越來越具有挑戰(zhàn)性，鑒于嵌入式系統(tǒng)有限的資源特性，處理能力和內(nèi)存資源更加捉襟見肘。增加更多的處理能力對嵌入式系統(tǒng)來說更具挑戰(zhàn)性，因為更高性能意味著系統(tǒng)需要更多的功耗。這是直接關(guān)系到電池壽命的一個約束條件，也是與足夠功耗有關(guān)的昂貴設(shè)計約束，最終將影響到用戶體驗。

使用云

近年來，云計算已經(jīng)成為技術(shù)領(lǐng)域中的一種流行趨勢。隨著更多的應(yīng)用轉(zhuǎn)向云處理，OEM廠商面臨的一個重要挑戰(zhàn)是判斷在哪里實現(xiàn)智能處理。借助包括不管是高速以太網(wǎng)還是3G/4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的幾乎無處不在的連接，電子行業(yè)中的板載功能和基于云的功能之間的界限正在變得越來越模糊。對許多應(yīng)用來說，云計算基于眾多的原因而具有很大的吸引力，特別是針對嵌入式設(shè)備。一個關(guān)鍵的驅(qū)動因素是總體擁有成本：不需要在每臺設(shè)備上集成額外的計算和存儲資源而增加設(shè)備成本，而是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)集中的處理功能和內(nèi)存。這種方法允許公司在多項應(yīng)用中發(fā)揮他們的技術(shù)投資力量。然而，在某些應(yīng)用中這種選擇也會帶來折衷結(jié)果，因為公司需要在成本和性能之間權(quán)衡。

在汽車信息娛樂領(lǐng)域中，云計算部分用于支持先進(jìn)的語音識別功能，但這個功能通常對性能會有影響。云計算技術(shù)的優(yōu)勢在于它能提供更高的精度(更先進(jìn)的分析技術(shù)和功能，比如代理輔助)。如果某個特殊語句由于口音或外部噪聲原因不能被識別，可以將它轉(zhuǎn)送到運營商那里作進(jìn)一步評估。對于諸如自然語言理解(NLU)等要求更多資源來實現(xiàn)的應(yīng)用，可以使用云計算各種復(fù)雜算法以提高精度。然而，使用云對性能的影響主要與延時有關(guān)。

由于云技術(shù)需要依賴網(wǎng)絡(luò)連接(在汽車應(yīng)用場合是移動電話)，蜂窩連接由于固有的蜂窩覆蓋特性將成為性能瓶頸。舉例來說，如果蜂窩電話的連接信號很微弱，或者汽車或用戶根本就沒有蜂窩電話調(diào)制解調(diào)器，許多車輛的基本UI功能可能會受到不利影響，或看起來完全沒有價值。另外，傳送數(shù)據(jù)的IP網(wǎng)絡(luò)可能會發(fā)生丟包，從而導(dǎo)致不可靠的響應(yīng)。同樣，這種方法常常會導(dǎo)致用戶界面響應(yīng)發(fā)生可覺察的延遲。對UI來說，將在延時、精度和可用性方面導(dǎo)致不一致的結(jié)果。

信息娛樂系統(tǒng)OEM廠商面臨的挑戰(zhàn)是要在兩種需求之間取得平衡，一種需求是支持主要使用每個車載設(shè)備中的嵌入式資源的“車載”應(yīng)用;另一種需求是駕駛員與車外世界的交互。一方面，有許多對車輛及駕駛員的操控和安全性來說永遠(yuǎn)重要的功能，例如音量控制、多媒體功能或移動電話接入。另一方面，消費者對訪問地圖或社交網(wǎng)絡(luò)資源一直保持著很高的要求。因此，許多OEM廠商采用混合方法，即將板載處理資源專用于關(guān)鍵的車載功能，并根據(jù)需要將云計算技術(shù)用于較少使用的和高級的功能。這種方法允許OEM廠商推出既有高性能又有合理價格的系統(tǒng)。

UI處理器

嵌入式系統(tǒng)越來越多地要求高性能的處理能力。這在汽車信息娛樂領(lǐng)域中更加突出，而OEM廠商之間的競爭也在推動高級計算功能的創(chuàng)新和推廣，以便支持多內(nèi)核架構(gòu)和3D圖形功能。與此同時，汽車環(huán)境中的多種其它功能繼續(xù)在競爭可用的計算資源。這個負(fù)擔(dān)主要集中在作為主要計算引擎的應(yīng)用處理器上，而3D圖形和先進(jìn)通信協(xié)議等眾多功能也進(jìn)一步加重了應(yīng)用處理器的負(fù)擔(dān)。因此，這些嵌入式系統(tǒng)只有很有限的資源可用于其它功能。

在信息娛樂系統(tǒng)資源有限的固有特性及其對關(guān)鍵功能的影響方面，用戶界面是一個很好例子。比如，高級語音識別同時要求高M(jìn)IPS和快速內(nèi)存訪問。盡管系統(tǒng)設(shè)計師一直在努力開發(fā)高度優(yōu)化的信息娛樂系統(tǒng)，以使它們能夠支持多種先進(jìn)功能和一流的UI，但仍然受到可用技術(shù)的限制，特別是能夠滿足設(shè)計要求的硬件。UI越來越多地要求訪問先進(jìn)的查找表和算法，從而造成與其它系統(tǒng)功能的直接競爭。最終，在通用處理器上執(zhí)行多種識別算法的要求仍然影響到了這些系統(tǒng)的低功耗要求。即使高級應(yīng)用處理器正在從單內(nèi)核技術(shù)快速轉(zhuǎn)向高端信息娛樂系統(tǒng)用的雙內(nèi)核和四內(nèi)核技術(shù)，但我們認(rèn)為UI仍將是一個計算密集型功能，要求獨立的硬件加速器和靈活的軟件算法。

隨著信息娛樂系統(tǒng)的OEM廠商繼續(xù)集成先進(jìn)的人機(jī)界面(HMI)功能，如觸摸和語音識別功能，UI功能仍將是一個關(guān)鍵的系統(tǒng)瓶頸。在OEM廠商必須解決的UI瓶頸和設(shè)計挑戰(zhàn)之間，還需要能夠處理復(fù)雜的軟件算法;能夠在各種高噪聲環(huán)境中(如狹窄的車艙內(nèi))準(zhǔn)確工作;能夠支持針對數(shù)據(jù)安全和訪問付費內(nèi)容時的隱私要求;能夠防止設(shè)備遭到惡意攻擊，并支持與定位服務(wù)和廣告進(jìn)行實時車外交互。隨著這些系統(tǒng)中引入更多形式的UI，下一代系統(tǒng)將面臨在同一系統(tǒng)中實現(xiàn)多種識別形式——語言、話音、圖像、面部特征等額外挑戰(zhàn)(見圖1)。單種UI技術(shù)的實時要求在繼續(xù)影響應(yīng)用處理器的可靠工作，引入額外UI只會惡化這個問題，因為這些新增加的功能將進(jìn)一步競爭共享資源。

圖1：單一功能的IC將迅速發(fā)展成專用的UI處理器，以便實現(xiàn)并從應(yīng)用處理器卸載多種形式的識別處理功能。

將來，為了達(dá)到高級UI處理要求的性能、精度和功效水平，系統(tǒng)將需要一種獨立的“UI處理器”，本質(zhì)上，這種處理器被用作協(xié)處理器。這種器件將集成專用的硬件加速器，這些加速器執(zhí)行基本和高級UI功能的速度要比通用處理器快得多。另外，這些處理器將集成有足夠多的內(nèi)存資源，還有專用于提高查找表性能的算術(shù)邏輯單元(ALU)。我們相信這些UI處理器是極其高效的，能夠更快地處理高級UI功能，延時會更短，并且與使用通用應(yīng)用處理器的傳統(tǒng)實現(xiàn)方法相比功耗更低。UI處理器的其它潛在應(yīng)用包括與用戶的交互，使UI更容易操作，并提供系統(tǒng)睡眠模式以節(jié)省功耗。雖然目前系統(tǒng)設(shè)計師必須在平衡精度和延時之間作出選擇，但專用UI處理器允許開發(fā)人員進(jìn)一步優(yōu)化他們的系統(tǒng)，使其工作更加高效。