[轉載] NI:締造虛擬儀器的大同世界

那些曾經嘲笑James Truchard的人,大多已經和他們的公司一起退出了歷史舞臺,而Truchard和他的國家儀器公司(National Instruments),正在朝著一個宏大的百年發展目標進發——百年,聽上去不可思議,然而,這個公司的特長就是耐心地、一點點地把不可思議的事情變成現實。今年,公司已經經歷了第26個年頭的兩位數成長,享受著超過50%利潤率帶來的遊刃有餘。
 
借力的奇想
 
這一切源于當年的一個離奇構想:20年前,Truchard博士宣稱,他可以在同一台PC機平臺上通過不同軟體完成各種測試測量任務。在當時,這是一個荒唐的笑話——如果你意識到今天電腦的性能比20年前提高了10000倍,那麼你就會發現這種嘲笑實在也是可以理解的:80年代初期,Truchard使用的Macintosh電腦的主頻是4.77MHz,記憶體是64KB。但是,你和那些商業天才的差別也就是在這裏。
 
在德州大學應用研究實驗室時,Truchard獲得了創業靈感。他當時為美國海軍水下聲波探測作研究,用電腦分析各種測量工作,但是當時,把測試儀器得來的資料再輸入電腦進行研究非常費時費力。1975年國際電氣電子工程師協會(IEEE)定義了連接測試儀器和外部電腦的標準——通用交換匯流排(GPIB)。Truchard意識到,這個標準有可能掀起一場傳統測試測量模式的變革。於是,他和兩個同事借了10000美金、買了一台二手的Macintosh電腦,製作出了一台能夠進行測試測量工作的電腦模型,並且將其電路版賣給了一個空軍基地。
 
其實,當時他們的生意並不好。由於電腦的編譯程序一次只能翻譯並執行一條指令,測試測量的速度和性能都很低。只是到1990年,當公司發佈了一款快得多的編譯器版本之後,銷售才真正好轉。Truchard堅信,不管現在多麼糟糕,但是電腦技術將永遠領先於測試測量儀器的性能。這種宗教般的信仰得到了回報。借助電腦、處理器、數位/類比信號轉換器以及互聯網技術神話般的發展,NI公司把自己的成功巧妙地建立在別人的成功之上,不斷吞食越來越大的市場地盤:電信、電子、電腦、自動測試設備、軍事、航空、石油化工、食品加工、紡織……在NI多達25000個客戶名單中,90%是財富500強。
 
雖然從測試測量行業起家,但是NI給自己公司的定義是:橫跨測試測量、電路設計、工業控制三大領域的虛擬儀器廠家。所謂虛擬儀器,其實設計思想一點都不神秘:利用模組化的硬體,加上靈活可配置的軟體,實現各種不同要求的測試、測量和自動化應用。由於這種方法適用面廣,成本低廉,而且測試精度和範圍也在不斷增加, NI的虛擬儀器很快成為席捲行業的新寵。其中,堪稱虛擬儀器之魂的,就是
NI精心培育的LabView軟體系統。如同Excel表格之于財務人員,售價2000美元左右的LabView軟體成為全球電子工程師們的寵愛,運行著不下2000種測試測量程式。
 
模糊的界限
 
從90年代開始,NI開始向設計和控制領域進軍——此時,越來越複雜的電路設計以及越來越精密的工控需求正是這家公司戰線延伸的最好時機。在NI的十年計畫中,已經準備把基於PC的軟體系統,移植到無處不在的晶片和感測器之中去。
 
以汽車電子為例,如今的高端汽車要求配置CD、DVD、電視、導航系統、無線電話、電腦、遊戲、身歷聲、遠端診斷故障、衛星定位等等功能,以往需要十多個測試測量儀器進行功能的驗證,但是如果用NI設備,就可以用PXI(CompactPC Extensions for Instrumentation,升級的PC機模組化I/O)和Labview軟體完成所有測試工作。在電子產業鏈上下游之間合作日益密切的背景之下, IC設計公司為了提高自己的設計效率、爭奪晶片製造商的訂單,將越來越多地成為NI公司的新客戶。
 
而每年300億美元銷售額的工控市場,也早就成為NI的覬覦目標。根據NI公司自己提供的資料看,虛擬儀器行業比測試測量工業的整體增長速度快兩倍,而一些產品線增速更快。PXI系列是NI在1997年引入的加強型電腦測量測試平臺,至今PXI已經成為一個模組化I/O的標準聯盟。這種堅固的工業電腦可以使用於多種測試測量儀器,從而使NI進入了300億美元的工業領域。上世紀90年代後期,NI開始為工業即時控制增加各種工具包。1999年,公司引入LabviewRT,這種工控即時操作系統採用更加穩定的Linux而非商用電腦的windows,因此,不會發生PC操作過程中時而發生的崩潰,避免由此引發的工控領域的巨大損失。
 
想像的空間
 
20年前,NI引入了虛擬儀器技術的概念,從而改變了工程師和科學家測量身邊世界和使之自動化的方式。2004年,NI在90個國家銷售了超過6百萬套虛擬儀器。今天,PC匯流排和處理器性能的不斷提高,以及可重複配置的計算趨勢,仍然在幫助NI以低價、高效、易用的殺手鐧征服新的應用領域。但是,NI表示,自己並沒有徹底取代傳統測試測量儀器的野心。他們承認,自己採用的是Intel、TI的通用商業晶片,而不是針對某些高端的特定應用——比如頻率高達2GHz的通信晶片測試,必須由專用測試設備而非——因此,他們明確捨棄這部分市場。從2004年來,NI虛擬儀器能夠測試測量的極限就在精度25位、100mHz。
 
但是他們不斷地利用鄰近領域的新技術向禁區地帶逼近。
 
利用匯流排技術的進步,虛擬儀器系統可以快速地將資料流程從測量設備傳輸到PC。1G乙太網、USB 2.0和PCI Express是推動虛擬儀器技術性能的最新高性能匯流排技術。利用PCI Express,工程師和科學家可以獲得比今天大部分虛擬儀器系統所普遍使用的PCI匯流排高40倍的帶寬。
 
此外,可重複配置的計算通過軟體定義了硬體性能,並且FPGA(現場可編程閘陣列)的廣泛使用使得這種功能成為主流的商用技術。通過將可重複配置的硬體應用到一個虛擬儀器系統,工程師和科學家可以使用軟體來開發演算法並且把它們應用到一個嵌入式晶片,從而把虛擬儀器軟體的可配置能力擴展至硬體。
 
結合已經發生的故事來看,誰能知道,未來NI將把自己勢力範圍最終擴展到哪里?