Что случилось с аналогом в эпоху цифровых технологий?

Эд Браун

Я наткнулся на статью из Университета Висконсина, которая заставила меня задуматься об аналоговом мире и цифровом мире. В нем описывалось, как некоторые исследователи обнаружили, что они могут обмануть широко используемую цифровую автоматическую систему идентификации говорящего, просто говоря через трубку из ПВХ. Мое внимание привлекло одно объяснение: «…поскольку звук аналоговый, он обходит цифровые фильтры атак системы голосовой аутентификации».

Это заставило меня задуматься о фундаментальной разнице между аналоговым миром и цифровым миром: аналоговый мир — это мир, какой он существует на самом деле, а цифровой мир — это манипулируемая аппроксимация. Например, когда вы пропускаете аналоговый сигнал через аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вы берете информацию, которая является аналогом некоторых реальных условий, например температуры, и разбиваете этот непрерывный сигнал на цифровые импульсы. . АЦП принимает амплитуду аналогового сигнала в определенный момент времени и представляет ее как серию двоичных битов. Таким образом, существует тройное дистанцирование выхода АЦП от реального мира. Во-первых, возникает вопрос, насколько хорошо аналоговый сигнал представляет измеряемое им физическое явление — он никогда не бывает идеальным. Затем ЦАП добавляет к этому тот факт, что он может дискретизировать аналоговый сигнал только через дискретные интервалы времени. Затем эта выборка должна быть представлена ​​цифровыми битами, точность которых ограничена полосой пропускания.

Итак, почему так важно вообще измерять физический мир? Как я упоминал в своем предыдущем блоге, без восприятия физического мира не было бы Интернета вещей (IoT) — не было бы автоматизации, подключенных заводов, автономных транспортных средств, систем удаленной безопасности, интеллектуальных систем зданий или сложного медицинского мониторинга.

Сигналы необходимо оцифровать, прежде чем они смогут войти в подключенную сферу Интернета вещей, в этом нет никаких сомнений. Однако продолжаются дискуссии о том, как и где осуществить эту оцифровку. Растущая тенденция — выполнять обработку на границе. Краевую обработку действительно следует называть предварительной обработкой. Идея состоит в том, чтобы сократить объем данных, отправляемых в облако или центральный процессор, выполняя часть аналитики на датчике или рядом с ним. Это уменьшает полосу пропускания, необходимую для передачи большого количества битов данных от всех датчиков в системе, а также снижает вычислительную нагрузку на облако.

После десятилетий работы в качестве EE Эд Браун из SAE Media Group делает вторую карьеру: технический редактор.

«Я понял, что, оглядываясь назад на свои инженерные дни и наблюдая за всем последним и лучшим в качестве редактора, у меня есть много мыслей о том, что происходит сейчас в свете моего инженерного опыта, и я хотел бы поделиться некоторыми из них сейчас. ».

Производители добиваются этого, встраивая искусственный интеллект в датчик. Это можно сделать путем оцифровки аналогового входа и выполнения вывода на чипе. Крошечная организация ML Foundation — это сообщество разработчиков, приверженных этому подходу.

В недавней статье о сенсорных технологиях Том Дойл, генеральный директор Aspinity, описал другой подход к аналогово-цифровому разделению труда. Его компания разработала аналоговый чип машинного обучения, который может выполнять часть предварительной обработки при гораздо меньших уровнях мощности, чем ИИ, работающий только в цифровом формате.

В последнее время появилось движение за возвращение виниловых пластинок, поскольку некоторые слушатели считают, что звук стал более теплым и естественным. Доказать это невозможно — это чисто субъективное суждение. Как правило, цифровые записи могут быть более совершенными с технической точки зрения, поскольку аналоговые записи основаны на механических методах. Электроника просто представлена ​​для обработки и усиления входного сигнала. Звук виниловой записи инициируется движением иглы в соответствии с канавками на пластинке. Но некоторые слушатели могут предпочесть немного меньшее совершенство. С этим нельзя спорить, потому что это абсолютно субъективно. Но разве цель музыкальной записи не в том, чтобы доставить удовольствие слушателю?