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鑒于物聯網 (IoT) 提高了連接性，讓開發人員能夠在本地或云端進行工作負載整合，從而以更少的投入讓各種復雜系統做得更多，并使人工智能 (AI) 和機器學習 (ML) 等高級功能得以應用于邊緣端。

許多嵌入式、工業、汽車和醫療應用都可獲益于 AI 和 ML。例如，工業系統可以采用視覺處理、神經網絡及其他類型的復雜算法來提高生產效率。為此，這些系統就必須能夠實時處理大量數據。

某些應用具有能夠連接至云端的優勢，可借此獲取大量處理資源。例如，工業系統可將性能數據發送至云端以供后期處理，從而評估設備是否按預期運行。當檢測到數據異常時，可以采取相應的修正措施（無論是手動操作還是通過調整操作算法），以提高性能并延長平均故障間隔時間。

不過，對于云訪問的延遲，許多應用是無法接受的。例如，自主駕駛車輛做出的實時駕駛決策可能影響駕駛員安全，因而需要快速處理視頻。同樣，對于采用了視覺處理的工業系統，絕不能因數據處理而大幅減慢生產速度。

圖 1：NXP 的 S32V234 等處理器在單個芯片上集成了多個處理器，可在各種應用中同時將實時視覺和神經網絡處理能力提升至新的水平。S32V234 包含圖像信號處理器 (ISP)、3D 圖形處理器單元 (GPU) 和雙 APEX-2 視覺加速器。（圖片來源：NXP）

NXP 的 S32V2 系列處理器可在各種應用中同時將實時視覺和神經網絡處理能力提升至新的水平。例如，S32V234 包含圖像信號處理器 (ISP)、3D 圖形處理器單元 (GPU) 和雙 APEX-2 視覺加速器（見圖 1）。這款 MPU 可提供高級駕駛輔助系統 (ADAS) 所需的汽車級可靠性和功能安全方面的重要功能。此外，該處理器還集成了基于硬件的安全和加密功能，以確保數據完整性并保護系統免受黑客攻擊。

邊緣安全

在本地整合處理資源并在邊緣端使用 AI 和 ML 功能，存在若干缺點。其中，安全性首當其沖。在智能邊緣應用中，開發人員可以考慮采用三種方式來提高安全性，即保護完整性、保護隱私和保護 IP。

保護完整性：修改系統代碼不是劫持系統的唯一方法。例如，智能系統基于實時數據做出決策，因此若對決策背后的數據進行修改，就可以控制系統。假設有一臺工業電機正在進行預防性維護，如果數據顯示電機負載過大，算法可以調整操作以減輕電機負載，從而延長其使用壽命。相反，若負載過小就增加負載。但是，如果黑客修改了輸入的電機數據，就可誘使算法調整操作，反而加大電機負載，從而導致系統故障或損壞。試想一下，如果黑客入侵的機器是用于診斷患者是否健康的醫療設備，后果何其嚴重。同樣，用戶也會對系統造成威脅。例如，個人或公司可能會為了“減少”電費支出而入侵電表。

保護隱私：尚不論保護用戶隱私的需求這個爭論不休的問題，《健康保險隱私及責任法案》(HIPAA) 和《通用數據保護條例》(GDPR) 等法律，已將不注重隱私管理劃歸為代價不菲的失察。例如，對于需收集用戶數據的任何物聯網應用，尤其是醫療設備，如果用戶信息有可能會泄露，則公司可能面臨巨額罰款的風險。

保護 IP：隨著實時數據和低成本的處理資源可用于邊緣側，公司將面臨重大機遇，可借助 AI 和 ML 為產品增值。鑒于這是公司開發工作的重點所在，因此知識產權 (IP) 可謂公司最重要的資產。

IP 是許多公司在競爭對手中脫穎而出的關鍵，尤其是那些主營“跟風產品”的模仿者近來也開始憑借創新打開市場。如果 IP 唾手可得（例如能從處理器的存儲器中復制），那么 OEM 的 IP 投資反而會使其他公司受益。為了防止這種情況發生，OEM 需要一種可靠的方法來保護其固件和應用程序代碼免遭復制。

為了應對這類風險，系統需要采取安全措施以保護數據完整性、隱私和系統 IP。因此，基于物聯網的系統不僅需要保護通過互聯網傳輸的數據和代碼，還需保護處理器內部存儲的數據和代碼。

這種安全性需要通過硬件實現，不僅要包含加密算法，還需具有從根本上防止數據和代碼外泄的機制。例如，將代碼存儲于外部閃存，然后將其加載到處理器。代碼在閃存中就必須進行加密保護，否則當代碼加載到處理器時，黑客就能從存儲器總線上讀取代碼。此外，還需保護處理器固件的安全。如果固件疏于保護，那么黑客可以將惡意代碼加載到處理器，再通過處理器讀取和解密閃存中存儲的代碼。

圖 2：Texas Instruments 的 Sitara 系列處理器包含一系列功能強大的處理器，支持構建安全系統所需的各種安全功能。（圖片來源：Texas Instruments）

Texas Instruments 的 Sitara 系列處理器是功能強大的嵌入式處理器的典范，支持構建安全系統所需的各種安全功能（見圖 2）。借助 AM335x、AM4x、AM5x 和 AM6x 系列，開發人員可以構建具有高性能、高連接性的可靠工業 4.0 應用。

Sitara 的安全性在于安全引導，這是安全處理器的基礎。安全引導通過驗證引導固件的完整性來建立系統信任根。從這個受信任的已知根開始，再使用 AES 和 3DES 加密等標準加密技術以安全的方式啟動系統的其余部分。此外，代碼可以在外部閃存中加密存儲，以確保代碼的完整性并保護 IP 免于被盜。有了安全代碼基礎基礎，OEM 就可以確保系統內部的數據完整性和數據隱私。

在邊緣端整合工作負載有助于系統實現人工智能和機器學習，從而提高整個應用的生產效率和系統效率。如今，像 S32V2 這樣的集成處理器僅憑單個芯片就能提供強大的功能，從而能夠實現全新的應用。此外，OEM 也可以借此開發依賴于實時數據訪問的新功能。

不過，隨著數據處理向邊緣端發展，安全問題也隨之增加。為了確保數據完整性、數據隱私和 IP 保護，處理器需要集成高級安全功能。Sitara 系列等嵌入式處理器集成了各種安全功能（例如安全引導和基于硬件的解密），使得 OEM 能夠構建出真正安全的系統，從而幫助 OEM 將安全風險降至最低，并減少最終用戶的潛在損失。