異構(gòu)智能嵌入式系統(tǒng)AI模型推理與部署優(yōu)化——從模型輕量化到系統(tǒng)級加速的綜述與展望

隨著人工智能技術(shù)與嵌入式硬件的快速發(fā)展，嵌入式人工智能系統(tǒng)(如移動機器人、自動駕駛汽車和星載無人機)在工業(yè)自動化、交通運輸和航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域變得越來越重要。作為集成CPU、GPU、NPU等多種異構(gòu)處理器單元的智能實時系統(tǒng)，其核心任務(wù)是通過計算密集型的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)實現(xiàn)環(huán)境感知、決策控制等復(fù)雜功能，同時面臨嚴格的時間約束與資源瓶頸。文章從網(wǎng)絡(luò)模型在嵌入式系統(tǒng)加速推理優(yōu)化的角度，將圍繞DNN模型輕量化、推理加速優(yōu)化與動態(tài)任務(wù)調(diào)度三個方面，詳細分析嵌入式智能系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。

嵌入式系統(tǒng)中間件和軟總線綜述

嵌入式中間件與軟總線作為現(xiàn)代分布式系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，對于降低系統(tǒng)開發(fā)復(fù)雜度、實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境互操作至關(guān)重要。文章系統(tǒng)梳理了應(yīng)用服務(wù)器、遠程過程調(diào)用(RPC)、消息中間件、容器編排平臺等主流中間件以及新興軟總線技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)。通過從系統(tǒng)完整性、環(huán)境適配性、對分布式架構(gòu)與大模型等新興技術(shù)的支撐性三個維度進行深入對比，揭示了國內(nèi)外技術(shù)方案的差異化格局。研究發(fā)現(xiàn)，國際中間件憑借成熟的生態(tài)與標準化設(shè)計在系統(tǒng)完整性上具備優(yōu)勢，而國內(nèi)中間件在國產(chǎn)化浪潮驅(qū)動下，依托云原生架構(gòu)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，尤其在服務(wù)治理、本土軟硬件生態(tài)適配及新興場景應(yīng)用方面形成了獨特競爭力。展望未來，嵌入式中間件與軟總線技術(shù)正朝著系統(tǒng)完整性更高、適配性更強，并與云原生、人工智能等前沿技術(shù)深度融合的方向演進，將成為構(gòu)筑智能制造、智慧城市等未來應(yīng)用場景的泛在連接與智能協(xié)同的核心技術(shù)底座。

嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

嵌入式網(wǎng)絡(luò)正處于由“萬物互聯(lián)”向“萬物智聯(lián)”演進的關(guān)鍵階段，對低時延、高可靠與異構(gòu)融合提出了更高要求。最近，國際研究聚焦于體系架構(gòu)創(chuàng)新與范式重塑，如太赫茲通信及時間敏感網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化；國內(nèi)研究則更強調(diào)工程可行性與系統(tǒng)集成，例如5G-A與TSN異構(gòu)融合、自主短距協(xié)議星閃、WiFi智能感知及RFID精確定位等方面取得進展。未來，嵌入式網(wǎng)絡(luò)將沿著“通信–感知–計算–智能”一體化等方向演進，為工業(yè)、車載與智慧城市等場景提供確定性與智能化的網(wǎng)絡(luò)支撐。

嵌入式軟件語言及開發(fā)新范式

嵌入式系統(tǒng)作為針對各類特定用途的計算平臺，已被廣泛應(yīng)用到航空航天、軌道交通、汽車電子以及智慧城市等領(lǐng)域。隨著嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜度增加，傳統(tǒng)嵌入式軟件語言及開發(fā)面臨性能瓶頸、資源受限、安全要求嚴苛及開發(fā)效率低下等多重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)嵌入式軟件語言內(nèi)存管理機制復(fù)雜不僅提高了學(xué)習(xí)門檻，也增加了維護難度。嵌入式軟件開發(fā)層次多、復(fù)雜性高、軟硬件耦合緊密導(dǎo)致上市時間長難以快速迭代。近年來興起的新型嵌入式開發(fā)語言、低代碼平臺、智能開發(fā)輔助工具以及虛擬仿真平臺有效提升了嵌入式開發(fā)效率。文章將圍繞這些新興的嵌入式軟件語言和開發(fā)范式，綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，為嵌入式軟件開發(fā)提供參考。

嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的單一功能控制器演進為支撐物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能汽車和消費電子等領(lǐng)域的核心計算平臺。嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating System, EOS)作為嵌入式設(shè)備的基礎(chǔ)軟件，在資源調(diào)度、安全隔離和智能協(xié)同方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其性能、可靠性與安全性直接影響系統(tǒng)的實時性、能效與可信度。文章系統(tǒng)梳理了嵌入式操作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。從安全架構(gòu)、漏洞防御、模糊測試、形式化驗證等方面總結(jié)了國內(nèi)外在嵌入式系統(tǒng)安全技術(shù)方面的主要進展；從調(diào)度優(yōu)化、能效管理、內(nèi)存與緩存協(xié)同設(shè)計等角度分析了性能優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)；在文件系統(tǒng)層面，歸納了面向資源受限設(shè)備的高效文件管理與閃存優(yōu)化方案；最后，從智能化、泛在化及基于Rust語言的安全可擴展方向，探討了嵌入式操作系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。研究表明，嵌入式操作系統(tǒng)正由傳統(tǒng)的“輕量與實時”逐步邁向“安全、智能與泛在”的新階段，成為萬物互聯(lián)時代的關(guān)鍵基礎(chǔ)軟件。

嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

嵌入式系統(tǒng)作為信息技術(shù)的神經(jīng)末梢，經(jīng)歷了從1971年微處理器出現(xiàn)到半個世紀的演進，形成了硬件中心、RTOS支撐、SoC集成、AI邊緣等多階段發(fā)展。文章系統(tǒng)闡述了嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，回顧了國外從Apollo制導(dǎo)計算機到現(xiàn)代AI異構(gòu)平臺的演進歷程，梳理了國內(nèi)自80年代引進模仿到近年來鴻蒙微內(nèi)核、RISC?V和邊緣AI的自主創(chuàng)新路徑，對比了中外在技術(shù)起步、生態(tài)成熟度和創(chuàng)新模式上的差異，最后展望了異構(gòu)計算、微內(nèi)核模塊化、邊緣智能和分布式協(xié)同等未來發(fā)展方向，指出嵌入式架構(gòu)將向高性能、安全、可擴展和智能協(xié)同演進。

卷首語——嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢報告2025~2026總述

嵌入式(計算機)系統(tǒng)是計算機技術(shù)演化中形成的一個重要分支，是賦予“萬物”與環(huán)境進行感知、交互、互聯(lián)與協(xié)同能力的技術(shù)基石。其技術(shù)體系高度綜合，不僅具有與通用計算技術(shù)同樣完整的技術(shù)體系和范式，還呈現(xiàn)出內(nèi)涵持續(xù)演化、軟硬件形態(tài)多元、技術(shù)路徑豐富、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等諸多特征。從知識與技術(shù)體系看，嵌入式計算與系統(tǒng)覆蓋了計算機科學(xué)與工程、軟件工程、自動化與電氣工程等多個信息學(xué)科，同時又與航空航天、工業(yè)制造、交通運輸、電力電網(wǎng)、智能家居、醫(yī)療電子等廣泛應(yīng)用領(lǐng)域緊密交叉融合。由此，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為融通信息與物理世界，構(gòu)建新型具身智能機器人等新型智能體與虛實融合空間的重要載體和底座，是新數(shù)智化時代全球科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展的強大驅(qū)動力。

任意排列多相機通用視覺里程計（中）

TVS二極管的瞬變干擾抑制器的工作原理

屬瞬變干擾抑制器的有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變吸收二極管和固體放電管等多種。其中金屬氧化物壓敏電阻和硅瞬變吸收二極管的工作有點象普通的穩(wěn)壓管，是箝位型的干擾吸收器件;

任意排列多相機通用視覺里程計（上）

跨拼接圖像智能檢測（下）

跨拼接圖像智能檢測（中）

深度AI多相機拼接系統(tǒng)構(gòu)建（下）

深度AI多相機拼接系統(tǒng)構(gòu)建（中）

深度AI多相機拼接系統(tǒng)構(gòu)建（上）