DigiKey 工程技术启钥署名专栏——AI 赋能快速原型开发，开启工程未来

过去，开发工作是按季度进行的，本季度确定需求，下一季度完成原理图，最后再进行电路板和固件开发。如今，一切进程已大幅加快。新的创意构想，从在白板构思到概念验证只需几天，有时甚至几小时。随着信息孤岛和协作壁垒被打破，当今的工程创新格局已发生了根本性改变。可大幅缩短从创意到实现的 AI 辅助工作流程，与快速原型开发实践深度融合，以及更具成本效益的工作方式，全面加快了研发进程。由此催生了一套全新的、以迭代速度为核心差异的创新运营模式。这种模式下，顶尖团队可构建自己的开发流程，让自身学习速度快于问题演变的速度。

快速原型开发新时代

几十年来，能否获取研发资源一直是工程创新的门槛。专业工具、昂贵的许可证和有限的供应链，使得电子原型开发只能在资金雄厚的实验室实现。但时至今日，这一局面已彻底改变。开源软件、以及由 Arduino 和 Raspberry Pi 等公司提供的预开发代码，让原型开发成为了每一位有创意的设计人员都能轻松完成的工作。低成本开发板和社区驱动的生态系统，意味着工程师和创客们几乎无需从零做起，可直接从"第五步"开始，在成熟的库、参考设计和演示项目的基础上开展研发。

速度就是优势。在软件版本和硬件周期不断变化的市场中，需求也随之改变，开发时间缓慢因此成为一种战略风险。无论你是在排除传感器融合堆栈的故障，还是在探索新型无线电架构，能否快速组装原型并及时进行调整，都决定了你能识别方案可行性的速度。模块化硬件、基于云的 IDE 以及用于连接和数据处理的即插即用堆栈，都使得这一切成为可能。其价值不仅体现在加快了原型开发速度，更体现在加快了决策速度。

AI 如何推动原型设计革命

如今，AI 已深度融入日常的工程研发实践。最显着的影响是在代码和调试层，AI 可以发现逻辑漏洞、重构函数、提出测试框架，甚至能精准找出躲过三轮代码审查的某个配置错误的寄存器。曾经需要耗费一个下午的任务，现在只需几分钟就能搞定，例如在不熟悉的库中追踪编译错误、将伪代码翻译成可运行的驱动程序或为新的微控制器生成模板等工作。

然而，真正的价值不仅在于速度，还在于广度。AI 拓宽了小型团队可以探索的设计空间。团队不再需要因为“没有时间测试这种方法”而提前收窄方向，而是可以借助 AI 绘制多种架构草图，对比取舍，并生成候选实施方案，以便在第一份开发板订单下达之前进行仿真试验。正是在这种情形下，提示词工程 (Prompt Engineering) 作为一项真正技能应用而生。输出结果的质量，严格依赖于你如何准确地描述约束条件、定义接口和假设编码。实际上可以说，工程师的角色正持续拓展，既要完成目标系统本身的设计，也要设计出可生成这些系统的提示指令。

打开工程世界的通道

工程工具和信息的开放为我们带来了无数的可能性。当进入门槛降低时，参与度就会提高，集体学习的步伐也会加快。开放的教程与面向创客的文档，将专业领域内的技术壁垒转化为可复用的标准化流程。DigiKey 的技术论坛等社区论坛，将已解决同类问题的人与初次遇到该问题的人对接，从而压缩了故障排除周期。这一点在实践中很重要：不仅要分享已完成的代码和原理图，还要分享“哪些方案行不通，以及失败原因”，这往往会为下一个团队扫除障碍。

这种社区驱动的模式在教育领域同样具有颠覆性的作用。仿真工具用于讲授原理;硬件则可以培养学生的坚持、直觉，并让他们从中体验到第一次成功的喜悦。只要把可编程机器人或简单的微控制器套件交到学生手中，你就会看到好奇心变成自信心。有了经济实惠的工具包和指导课程，教育工作者就可以从被动教学转变为主动制作。学习者可以实时看到因果关系，并将抽象概念与实际结果联系起来。这种人才培养梯队效应十分显着：更多学生在早期便自我定位为创造者，并有更多人将这种思维模式延续至高阶学习阶段与行业岗位之中。

未来趋势：无线化、自主化、仪表化

展望未来十年，快速原型研发将呈现出三大趋势。首先，无线化将会预期为基本配置。无论是消费类、工业类还是科研类应用，大多数原型从一开始就假设具备连接能力和边缘智能。第二，视自主化为设计目标。系统被期望能在最少的人工干预下进行感知、决策和行动，这就对传感、本地计算和稳健的故障处理提出了更高的要求。第三，仪表化更加普及。随着原型演进为复杂的系统，结构化日志、遥测和健康监测等可观测性将有助于了解真实环境下的行为表现。

AI 将助力上述三种趋势的发展。预计未来的工具链：不仅能生成固件，还可建议最优的传感器部署位置、为边缘模型合成仿真数据集、在开发阶段标记异常功耗特征，并基于现场运行表现提出开发板修改建议。在硬件出现之前，更丰富的 AI 增强仿真可以及早发现集成问题。硬件出厂后，AI 将分析运行数据，预测故障并提出更新建议。工程研发过程不会止于产品发布阶段，而是转变为与实际工作状况下的产品进行持续的、数据驱动型交互迭代。

为团队建设提供实用建议

将失败视为研发过程中的一个固有环节，而不是缺陷。学习速度才是真正的衡量标准，每一次不成功的尝试都是让你更接近成功结果的信息。在通往成功的过程中，你往往需要先尝试 100 种不可行的方法。将这些经验明确记录归档——通过简要的项目复盘、带注释的说明文档及社区论坛中的分享，以使后续迭代及团队其他成员都能从中获益。

充分利用社区资源。尽早提出问题，以及在力所能及的情况下提供答案。与过来人进行交流，往往是解决驱动程序问题或了解晦涩难懂的工具链行为的最快途径。同样，分享你的参考资料和阶段性解决方案，也有助于加快下一代研发进程。

将人工智能视为合作伙伴。将繁琐的工作自动化，把更多精力投入探索。建立与代码库和架构模式相关的提示库。通过编码规范、测试框架、代码静态分析及 CI 机制搭建管控边界，确保研发速度而不用牺牲质量。随着 AI 生成的代码进入你的代码库，验证严谨性只会愈发重要，而非弱化。

最后，树立 Beta 版迭代思维。全新工具链、升级固件及新兴模块在上线初期未必能稳定运行，而恰恰是这种状态，蕴含着宝贵的实践洞见。率先采用新技术、审慎开展测试并分享实践经验的团队，不仅能够助力其所依赖的工具持续演进，往往还能在技术能力和行业影响力方面获得优势。

未来属于学习最快的人

在 AI 推动下，快速原型开发不仅仅是一种加速实施的方法，更是一套工作方式。它以好奇心为先，而非固有定论;以真实反馈为重，而非主观假设;以协同合作为本，而非闭门造车。随着硬件、软件与数据的深度融合，唯有以加速为设计核心的团队，方能脱颖而出：压缩研发周期、实现全过程可观测化，并将每一次结果，无论成败，都转化为前进的动力。工程的未来属于那些学习速度最快的团队。随着现代原型研发实践和 AI 融入工作流程，未来指日可待。

Kevin Walseth 是 DigiKey 的技术参与经理， DigiKey 是全球电子元器件和自动化产品分销商和持续创新者。DigiKey 提供来自 3,000 多家优质知名品牌制造商的 1,750 多万种元器件。

DigiKey 技术参与高级经理，Kevin Walseth