所有工程師、科學(xué)家與廠商皆應(yīng)擁抱新的方法，才能推動(dòng)足以因應(yīng)浩大工程挑戰(zhàn)的創(chuàng)新…

我已經(jīng)在國家儀器（NI）服務(wù)四十年，不久后將從執(zhí)行長(zhǎng)的職務(wù)退休。這些年來測(cè)試與量測(cè)產(chǎn)業(yè)有了重大的進(jìn)步與創(chuàng)新，我們?cè)?jīng)歷真空管技術(shù)引領(lǐng)業(yè)界的通用無線電時(shí)代、惠普仰賴晶體管打下江山的時(shí)期，一直到軟件成為儀器的現(xiàn)代，而NI皆參與了其中的種種轉(zhuǎn)變。

「摩爾定律」（Moore‘s Law）帶我們度過了這個(gè)進(jìn)步神速、突飛猛進(jìn)的年代。或許您以為摩爾定律已過時(shí)，然而流程創(chuàng)新卻也延伸觸角到全新的領(lǐng)域，并進(jìn)一步提升了效能。正如晶體管技術(shù)，NI起步時(shí)規(guī)模雖小，卻不斷透過客戶與平臺(tái)技術(shù)持續(xù)開發(fā)杰出的產(chǎn)品，并提供改變世界的創(chuàng)新。請(qǐng)讓我在即將進(jìn)入全新職涯階段之際，與您分享我過去四十年的所學(xué)與對(duì)未來市場(chǎng)的看法。

當(dāng)Jeff Kodosky、Bill Nowlin與我在1976年創(chuàng)立NI的時(shí)候，我們認(rèn)為工程師在測(cè)試與量測(cè)系統(tǒng)的互動(dòng)與建置上，仍有許多創(chuàng)新空間。我們之所以成立這間公司，就是認(rèn)為一定還有更好的解決方案，讓我們這些科學(xué)家與工程師在無法購買現(xiàn)成設(shè)備的情況下，不須從頭來過也能滿足測(cè)試與量測(cè)需求。

總線（GPIB、IEEE 488）一般做為網(wǎng)關(guān)使用。我們的愿景自1983年以來，便是要「在測(cè)試與量測(cè)產(chǎn)業(yè)，提供有如財(cái)務(wù)分析報(bào)表（Spreadsheet）般的有利工具」。今日再度重申這句話時(shí)，力道似乎就弱了一點(diǎn)。不過想想1980年代的早期，當(dāng)時(shí)手頭上如果沒有龐大的預(yù)算，便難以取得用于財(cái)務(wù)分析的昂貴工具。早期最具代表性的報(bào)表扭轉(zhuǎn)了當(dāng)時(shí)困窘的局勢(shì)，而扭轉(zhuǎn)局勢(shì)正是我們想要達(dá)成的目標(biāo)。我們認(rèn)為達(dá)成這項(xiàng)目標(biāo)之后，任何科學(xué)家與工程師便能像業(yè)界領(lǐng)先的科技公司一般，擁有相同的工具或平臺(tái)。這在當(dāng)時(shí)可說是顛覆性的想法；即便到了今日，這樣的想法從很多層面來看仍相當(dāng)有突破性。

「在測(cè)試與量測(cè)產(chǎn)業(yè)，提供有如財(cái)務(wù)分析報(bào)表般的有利工具」

軟件即是儀器

其他人可能會(huì)從硬件的角度思索GPIB，不過我們卻單就軟件的角度來探究GPIB的功能。隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)不斷演進(jìn)（我們也支持具備圖形用戶界面的Apple Mac），GPIB連接線也讓您能夠針對(duì)自身需求，以客制化的方式輕松分析與呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。擷取數(shù)據(jù)時(shí)不須在儀器的前面板隨時(shí)待命，也不再需要以紙筆記錄。創(chuàng)新的舞臺(tái)已逐漸轉(zhuǎn)移到軟件的世界，此時(shí)程序語言必須仰賴儀器驅(qū)動(dòng)程序，才能互連箱型儀器。針對(duì)這些驅(qū)動(dòng)程序，我們的撰寫與支持策略提供了重要的服務(wù)；這些服務(wù)不曾中斷，及至今日，我們?cè)趦x器驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)庫（IDNet）已累計(jì)支持超過10，000種驅(qū)動(dòng)程序。

不過，科學(xué)家與工程師現(xiàn)在還是必須透過專為計(jì)算機(jī)科學(xué)設(shè)計(jì)的工具執(zhí)行工程作業(yè)、測(cè)試與量測(cè)工作。為此，我們提供了兩種解決方案：一種是LabWindowsTM/CVI，具備了ANSI C程序設(shè)計(jì)的工程專用工具；另一種圖形化程序的典范LabVIEW，能把我們解決問題的思考過程 （流程圖與圖像等） 編譯為程序代碼。這些方案相當(dāng)簡(jiǎn)單，其實(shí)就是擷取、分析與呈現(xiàn)。在實(shí)作時(shí)，這些軟件工具容易學(xué)習(xí)、功能極佳，而且是專為您的使用案例而設(shè)計(jì)；這也是我們所謂的「軟件即是儀器」，可讓科學(xué)家與工程師花費(fèi)更少時(shí)間、更快取得成果，也讓我們透過實(shí)際的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來證明了我們的理念。

與摩爾定律一同演進(jìn)

一般人在談?wù)撃柖蓵r(shí)總是環(huán)繞著硬件，不過硬件還是為了執(zhí)行軟件（或者還有韌體）而生。當(dāng)我們將測(cè)試與量測(cè)的重心放在軟件上時(shí)，也順勢(shì)將Intel、Xilinx等市值超過10億元的公司延攬至我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中。正當(dāng)許多客戶與伙伴使用我們的軟件工具增進(jìn)專業(yè)技能時(shí)，我們只須追隨芯片發(fā)展的動(dòng)向，便能提升測(cè)試與嵌入性系統(tǒng)的價(jià)值。這項(xiàng)目標(biāo)現(xiàn)在已在多核心處理器與 FPGA 兩種工具的協(xié)助下完成。

LabVIEW具有圖像化特性（因此不一定是序列性的），可說是專為平行處理作業(yè)打造。LabVIEW使用者是最早能將單核心處理器移植至多線程與多核心的工程師，而他們也看到了立即性的改善。機(jī)器或匯編語言也能寫出高效能程序代碼，因此您也能透過其他語言有效運(yùn)用這些趨勢(shì)。不過我們何必多此一舉？就現(xiàn)代電子技術(shù)的改變步調(diào)而言，能用工具輕松完成的事，就不應(yīng)浪費(fèi)時(shí)間親手進(jìn)行，而這也是我們從LabVIEW使用者那里經(jīng)常獲得的回饋。

在考慮FPGA時(shí)，顧慮層面便截然不同。有些問題較適合透過高度平行、精確的芯片解決，但是這些工具鏈與程序設(shè)計(jì)建構(gòu)，對(duì)于擅于自身領(lǐng)域（即非數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域）的量測(cè)作業(yè)與問題排解的機(jī)械工程師與醫(yī)療研究人員卻相當(dāng)不易取得。1990年代晚期，我們透過LabVIEW的圖像化范例發(fā)現(xiàn)到這樣的現(xiàn)象，自此之后，讓LabVIEW工程師能充分發(fā)揮FPGA的強(qiáng)大威力便成為我們的目標(biāo)，而我們也順利達(dá)成目標(biāo)了?？纯次覀兊墓こ逃绊?yīng)劚隳芰私饪萍嫉牧α俊獜腦至Y至Z應(yīng)用。

軟件為主的硬件設(shè)計(jì)方法

當(dāng)您和我們一樣以獨(dú)特的觀點(diǎn)思考軟件時(shí)，便自然會(huì)以不同于他人的思維看待硬件。此時(shí)，模塊化計(jì)算機(jī)架構(gòu)的插入式適配卡便會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。盡可能讓硬件更輕巧、更符合成本效益 （即不需專屬屏幕、電源供應(yīng)器、固定式按鈕/旋鈕等等），并專注于ADC、DAC、訊號(hào)處理與數(shù)據(jù)移動(dòng)。根據(jù)我的觀察，就特定工作與產(chǎn)能提升而言，至今還沒有任何測(cè)試與量測(cè)廠商比客戶更會(huì)設(shè)計(jì)用戶接口。即使是在箱型儀器上最佳的前面板上，也不難發(fā)現(xiàn)平常不會(huì)用到的按鈕或選單架構(gòu)。我們多數(shù)的硬件產(chǎn)品皆因I/O鏈接器而有尺寸上的限制，但還有什么能達(dá)成比這項(xiàng)做法更佳的效能呢？

事實(shí)上，這項(xiàng)策略不但有效還很正確。比方說，全新的向量訊號(hào)收發(fā)器（VST）便于雙槽式PXI模塊中結(jié)合了RF訊號(hào)分析器、RF訊號(hào)產(chǎn)生器、平行與序列數(shù)字適配卡與高效能的訊號(hào)處理。此產(chǎn)品能夠提供領(lǐng)先業(yè)界的帶寬（1GHz）、卓越的RF效能，以及可按MIMO應(yīng)用擴(kuò)充的軟件。我們?cè)陂_發(fā)FPGA時(shí)也盡可能考慮了多種技術(shù)問題，而摩爾定律（與 Xilinx）則提供了我們能夠執(zhí)行運(yùn)算作業(yè)的工具。

最后我們?cè)賹⑦@項(xiàng)工具交給我們的客戶，以便他們?cè)诳椭苹疐PGA時(shí)，能與客制化LabVIEW一樣。從5G行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)、汽車?yán)走_(dá)與駕駛輔助算法，一直到降低IoT裝置的成本，VST與LabVIEW皆能幫助客戶完成傳統(tǒng)儀器所無法達(dá)成的工作。

未來展望

不論我們望向何方，總能看見未來。造訪現(xiàn)代工廠時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)所謂的「訊息物理系統(tǒng)」。這套系統(tǒng)結(jié)合了軟件為主的技術(shù)、機(jī)電整合系統(tǒng)與操作人員，能夠增進(jìn)安全、效率與成本架構(gòu)。擷取、分析與呈現(xiàn)的概念依然存在，不過我們?cè)?a target="_blank">物聯(lián)網(wǎng)（IoT）裝置的平行流程中，還新增了「感測(cè)、運(yùn)算、連接」這三項(xiàng)作業(yè)。我們不斷強(qiáng)調(diào)無線技術(shù)相當(dāng)普及，也就是說，現(xiàn)在還不是RF工程師的您，未來勢(shì)必會(huì)跟上這股潮流。越是將事物加以連結(jié)，便越想要善用從數(shù)十億個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所收集到的資料。對(duì)我們而言，這龐大的模擬數(shù)據(jù)便是全球最豐富的數(shù)據(jù)組合，而NI的客戶所擷取的數(shù)據(jù)每天更可達(dá)上千TB。

我們所解決的問題種類越多，便越能提升自己的能力、操作平常所用的工具。正如移植至組合、面向?qū)ο蟮臋C(jī)械語言，其他范例（包含圖形化數(shù)據(jù)流式設(shè)計(jì)）對(duì)于提供適量抽象化也相當(dāng)重要。LabVIEW Communications System Design Suite中的多速率圖表便是一個(gè)絕佳的例子：直到我們?cè)谀軌蛑苯硬际鹬劣布膯我粩?shù)據(jù)流中，大膽使用多個(gè)運(yùn)算模塊之前，還沒有任何一項(xiàng)軟件工具能夠提供執(zhí)行5G算法原型制作所需的產(chǎn)能。所有工程師、科學(xué)家與廠商皆應(yīng)擁抱新的方法，才能推動(dòng)足以因應(yīng)浩大工程挑戰(zhàn)的創(chuàng)新。

偉大的創(chuàng)新皆非獨(dú)立完成。我們今天所用的平臺(tái)之所以不凡，是因?yàn)樗麄冃纬闪艘惶咨鷳B(tài)系統(tǒng)。NI 以軟件為主的方法所建構(gòu)的伙伴網(wǎng)絡(luò)，聚集了超過1，000家公司與300，000名LabVIEW活躍用戶。若未建立以開發(fā)者友好平臺(tái)為架構(gòu)的健全生態(tài)系統(tǒng)，行動(dòng)裝置與應(yīng)用程序便難以普及。團(tuán)隊(duì)開發(fā)、共享程序代碼與社群支持不久就會(huì)成為必須，而非全新或最佳的支持項(xiàng)目。

結(jié)論

了解到過去四十年我在業(yè)界所觀察到的現(xiàn)象后，對(duì)于上述所有技術(shù)與趨勢(shì)將帶領(lǐng)我們走向何方，勢(shì)必會(huì)感到好奇、興奮。我對(duì)未來工程師的意見相當(dāng)簡(jiǎn)單，為自己建構(gòu)未來的愿景，并竭力追逐。最后，也別忘了放膽享樂。