如果觉得智慧网路的概念有些模糊,不妨参考现今对「物联网」所给予的定义。某种程度而言,她们相当类似。
物联网的概念其实在1999年就被提起,将感测器装载到各式各样的真实物体上。举凡电力系统、公共交通建设、私人电器用品…等。现实世界的种种物品,透过网际网路的方式连接起来,即使位于地球的另一端,人类也能跟这些加装感测器的物体进行「沟通」,进行远端遥控、安全防盗管理…等应用。
根据统计,要达到真正物联网的境界,可能要包含500亿到1000万亿个物体。根据目前科技的进展,要成功达阵仍要再等些时日,不过,根据这个概念,可以延伸出「智慧网路」的样貌-透过无所不在的网路,让人与人、人与物、以及物与物之间牵上连结。也就是说,我们可以透过网路,与世界上任一地点的任一物体进行某种程度的沟通。
这样的概念听起来相当科幻,其实当今生活就有着物联网的概念,但并非全面性的连结。而是区域性、局限性稍大的智慧网路,诸如票券、护照、商品仓管系统,以及家中的电脑、视听娱乐器材,都有着自己的「网路管辖范围」,在范围之内,可以互相连结,但走出范围之外,各个网路井水不犯河水,彼此无法互相连结。
纵横阡陌的网路擘建
想要启动智慧时代,向真正万物皆联网的境界迈进是不会错的路线。事实上,物联网本来也就不代表着单一的技术,其间可应用的技术五花八门、各自都已有己身的一段发展史与特定应用范围。智慧网路的目的,就是适时、适地选择最洽当的技术,让连结网路产生最大的效益。随着科技的一日千里,阡陌纵横的网路擘建,由大至小、从固定设施到随行产品,如同天罗地网一般铺盖而来。
@中标:大范围定点布建 ZigBee无线感测网路夯
从大面向来看,我们可把ZigBee无线感测网路视为最基础的布建技术。 ZigBee技术符合IEEE802.15.4标准,工作频率为868MHz、915 MHz或是2.4GHz。在智慧网路领域,最大的利基点就是布建成本低、耗电量亦不高,适合在小范围布置大量的节点。故被视为取代红外线(IR)技术的候选人。
推动ZigBee感测网路的厂商很多,至少三、四年前就已经开始发展。 2010年,资策会网多所已经开始将技术导入现实环境。台北市富邦福安纪念馆办公大楼,就在室内外安装约100个感测器,搜集光线、温度、湿度、二氧化碳、风速等环境资讯,并配合气象资讯作为系统判断。举例来说,如果照明系统侦测到室外光线并非直射、无法提供足够的室内照明,就会和室内灯具互相搭配;反之,如果日晒强烈,则启动遮阳窗帘。这些资讯都是透过ZigBee无线感测网路来搜集,让这栋大楼标榜比其他同级绿建筑再节能12%。
资策会同样也把ZigBee无线感测网路导入台北港货柜码头。可以透过网路进行作业车辆调度,储区报到、货柜近端辨识…等自动化系统也都派得上用场。除此之外,也可以用在能源采集、智慧家电的控制应用上。不过,打造智慧家电之脑的MCU厂商盛群半导体总经理高盛群认为,智慧家电间的连结不一定会是ZigBee,他反而更看好RF技术。
年底之际,ZigBee联盟同样传出好消息,宣布已完成ZigBee输入设备的标准制定。可以运作目前支援ZigBee遥控的电视、数位机上盒,支援的感测距离也更长,更重要的是,一年来大红大紫的多点触控也纳入支援,甚至捏、旋转等手势命令也聪慧可解。 ZigBee联盟主席Bob Heile强调,这项标准对于消费性产品和电脑配件来说是更环保、更具智慧的,据称,这项标准较红外线技术更能有效省电。
![《图二 台北港利用智能网络作业流程(数据源:资策会网多所)》](/art/2011/01/071034558860/p2.gif)
《图二 台北港利用智能网络作业流程(数据源:资策会网多所)》 |
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@中标:小范围随行概念 无线通讯标准林立
年底以降,台北最火红的展演活动就是台北国际花卉博览会,其中,工研院所打早的展馆”梦想馆”,发给参观者一个内嵌RFID标签的手环。纪录其在馆内的活动,并将之幻化成独一无二的一朵花。
无线射频识别(RFID)技术,通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。发展的年代很早,现在已经广为物流与产品管理所采用,大型连锁超市商品管理、图书馆电子防盗与自动借还书都有广泛的应用。以工研院所开发的微小化超高频RFID读取器模组为例,感应距离最长150公分,可同时感应多个标签。由于现阶段读取器模组的体积越来越微型化,可以整合在可携式行动装置上,不影响原有功能运作。此外,畜牧业者也开始使用RFID标签在其动物的控管。
谈到与手持式装置的结合,那就不能不谈到源于RFID和互联技术结合,近距离无线通讯(NFC)技术在近年迅速窜红。 Google12月新推出的智慧型手机Nexus S,就强打NFC功能。这项技术是Google与NXP所共同合作,将NXP所开发的NFC软体堆叠将整合至代号为姜饼(Gingerbread)的最新版Android平台中。
其实NFC技术在台湾已很常见。台北捷运所使用的悠游卡,现在也可以坐火车、付停车费、小额付款,甚至整合信用刷卡。德国的新型国民身份证可以代替护照在旅行中使用。俄罗斯政府也开始计画这样作。因应多元付款时代到来,NFC论坛也已经启动了首波产品认证计画,以确保过往未曾在不同系统中交叉应用的NFC装置能够顺利运行。原倚赖超宽频(UWB)无线标准的Wireless USB,也在新标准设定中加进对于NFC的支援。由此可看出智慧网路世界,确实是朝着由不同技术纵横交织而成的方向迈进。
智慧网路的重要趋势
研究机构ABI自动识别与智慧卡业务总监John Devlin表示,市场已经不再只是垂直领域的应用,而是不断在纵向产业市场之间寻找契合。藉由不断增设的基础设施,扩大应用的领域,也就是说,未来的智慧网路将是以跨技术、跨装置的方式为铺陈的。以NXP与GOOGLE合作的案例来说,Android手机将成为各个系统间的沟通媒介,打破传统NFC系统各自为政的困境。除此之外,由于Android属于开放平台,一旦NFC能够成功融入,未来移植到其他终端应用上困难度将大大减低。
@中标:跨装置 智慧型手机是通行门票
![《图三 东京无所不在(数据源:东京无所不在网站)》](/art/2011/01/071034558860/p3.gif)
《图三 东京无所不在(数据源:东京无所不在网站)》 |
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日本政府从2005年开始在东京推展「东京无所不在」,从小范围开始逐渐向外扩展,体验者可在银座取得导览主机,让主机得以读取景点、物品识别码中所载的导览资讯。也就是说,这台主机将自动告诉你附近有什么景点,并且带你前往。当你经过特色店家,主机也会告知此处的历史来由及可「败」之物。如果要找某特色名店及交通方式查询,透过全银座上万个RFID标签,这些都不是问题。
不过,租用专用机器毕竟是一件麻烦的事情。所以这项计画也规划了手机族的简易体验方式,那就是使用手机在说明展示牌前「哔哔-」一下,就能在手机上获得景点资讯。事实上,条码技术在日本几乎已经发展成一种「文化」,举凡海报、店家资讯、网页、护照签证都有QR Code的存在,只要手机有30万画素以上的相机,就能透过内建解码软体获得网址、文字资料、图片等相关资讯。
拜智慧型手机风行之赐,现在,手机除了行动网路之外,还支援蓝芽、WiFi、GPS…等多项传输技术。虽然在条码辨识风气上不如日本,但是智慧型手机也只要上网下载应用程式就能运行。便利商店所贩售的高铁票,也是利用扫描QR-CODE条码方式进行付款,还有有机蔬菜透过条码方式让消费者迅速得知此项产品的生产履历。由于技术成熟,在行动商务上的力量反而扎根得深。
相对地,多项无线通讯同时集结在手机中,对于设计者和安全系统来说绝对是个挑战。各项功能无论再怎么诉求低功耗,加总起来仍会降低电池使用寿命,加上各自支援不同的操作频率,也影响了天线设计的复杂性。如果再加上NFC这种与付款机制相关的设计,那如何确保彼此独立运作不受影响则更为重要。
感测技术加持 应用智慧大跃进
这些五花八门的网路通讯标准,要结合称之为「智慧」,势必要能够搜集资讯、解读人心。而将这些技术推向智慧化的层级,另一项关键因素则为感测技术的精进。由感测元件扮演人体的五官角色采集环境资讯,再经由运算作出正确的因应判断。远距医疗,就是一个很好的例子。
过去,慢性病患必须亲自到医院接受定期检测;但是在智慧网路擘建完备之后,可以透过电传监控系统,病患可以在家与医院连线,远端执行定期健康筛检。以Freescale与Pounce合作开发的产品为例,先透过磁卡读卡机确认病患身分,再以具备触控介面的检测仪器进行自我筛检,测量得到的数据则透过USB或Zigbee将资料传送到个人电脑(PC)或可储存电子医疗记录(EMR)的伺服器。
这些设备包括:体重计、超音波身高感测器、温度计、血压计、心律监控器、单导程心电图(EKG)机、脉搏血氧仪、血糖机和量测肺活量与呼吸流量的呼吸检测仪。主要受益有两种族群,一为需要监控以预防慢性退化与急性并发症的患者;另外一种切入角度则是可以放置在公共场合提供民众自我检测、再由健康中心进行进一?的筛检。智慧型医院(Intelligent Hospital)小站可以有效降低健康照顾成本。
此外,在花博梦想馆里还有另一项感测生理讯号的技术展现,那就是超宽频 (UWB)。 UWB是一种宽频带的短暂电磁脉冲波,可以透过天线测得脉冲至人体器官介面所反弹回来的反射波-从反射波中可以理得呼吸、心跳或脉搏数据。
在梦想馆的展示间,参观者可以屏幕上所投射出的身影中,清楚感受到自己的心跳与呼吸,增加展览中的互动性。转移到医疗领域,这项技术的最大特点就是不必使用任何有形感测器。传统生理监视器总是要在皮肤上黏贴电线与电极,不仅不方便、也不适合长期检测。这项技术是以非接触式的量测方法,加上发射能量很低不会伤害人体,被视为极具后续发展潜力。
连带关系—云端兴起造成网路骨干与储存系统的革兴
不难发现,未来智慧生活的许多技术都建立在云端技术之上,梦想能否成真,另一个次要主题,就是网路骨干和储存系统面临革兴挑战。
智慧型手机成为智慧网路间穿梭沟通的媒介,对于以传输语音资料为设计诉求的传统TDM网路骨干来说已经造成莫大的困扰。根据统计,第一代iPhone问世后至2010年8月为止,行动网路数据资料传输量已经成长逼进50倍。为了让成本曲线不随着流量窜升,无线接入由TDM转入电信级乙太网路的趋势已经相当明显。
而在储存领域,Intel总裁暨执行长欧德宁10月底访台时特别表示,云端运算将打造流畅且互通的使用经验,在新的时代,台湾扮演了相当重要的角色。针对企业储存市场,研究机构Gartner则预估光纤与Parallel SCSI将逐步淡出,在2014年时,市场将只剩下6Gbs SAS与SATA,各自有不同的市场。 LSI储存元件事业部门资深行销总监Robin Wagner即分析道, SSD/HDD混合交错使用将成为经济、效率齐备的方式。
@中标:技术不求新 但求整合与深耕
![《图五 扩增实境亦为应用版图重要一环(数据源:达梭系统)》](/art/2011/01/071034558860/p5.jpg)
《图五 扩增实境亦为应用版图重要一环(数据源:达梭系统)》 |
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将话题回到「东京无所不在」计画身上-虽然这是一个已经推展五年的老计画,采行的技术也都是老生常谈,主要是透过RFID、红外线扫描、蓝芽、Wifi、以及429MHz的无线网路与信号台连结,但笔者仍想让在本文的结尾强调,这个计划值得作为「智慧生活」的参考案例。
最快、最新、最先进的科技才能带给人类生活更优质的转变?答案是「未必」。找到最适当的切入点、透过不断地研究与实验,让科技发挥其技术特性,实际解决人们生活中的难题,才是科技改变生活的重要关键。但,要让冷冰冰的科技真懂人性,其实不比前瞻科技研发来得简单。日本政府花了五年,开了超过15次委员会,才在银座地区推出示范计画,并计画从行动观光切入,再朝远距医疗等难度更高的应用迈进。
台湾的硬体实力坚强,网路覆盖率也很高,但是,每隔数年,公部门就会抛出「透过最先进的□□技术,实现台湾无所不在的梦想」的口号,可是进度却始终停留在填空般的照样造句阶段,2005年是无线感测网路搭配RFID,2008年起则改以Wimax作答,唯一不变的是尚未有任何事物在我们身边真正落实「无所不在」,甚为可惜。
不管新科技、旧科技,能够成熟运用、改善生活体验的,就是好的技术;反之,没有找到切入点并贯彻执行发发展计画,再新、再好的技术,恐怕也只是一场空。台湾能否拥有真正的「智慧网路」,硬体面来说,绝对没有问题;但政策贯彻度以及软硬整合能力,则是令人忧心的问题。