如果覺得智慧網路的概念有些模糊,不妨參考現今對「物聯網」所給予的定義。某種程度而言,她們相當類似。
物聯網的概念其實在1999年就被提起,將感測器裝載到各式各樣的真實物體上。舉凡電力系統、公共交通建設、私人電器用品…等。現實世界的種種物品,透過網際網路的方式連接起來,即使位於地球的另一端,人類也能跟這些加裝感測器的物體進行「溝通」,進行遠端遙控、安全防盜管理…等應用。
根據統計,要達到真正物聯網的境界,可能要包含500億到1000萬億個物體。根據目前科技的進展,要成功達陣仍要再等些時日,不過,根據這個概念,可以延伸出「智慧網路」的樣貌-透過無所不在的網路,讓人與人、人與物、以及物與物之間牽上連結。也就是說,我們可以透過網路,與世界上任一地點的任一物體進行某種程度的溝通。
這樣的概念聽起來相當科幻,其實當今生活就有著物聯網的概念,但並非全面性的連結。而是區域性、侷限性稍大的智慧網路,諸如票券、護照、商品倉管系統,以及家中的電腦、視聽娛樂器材,都有著自己的「網路管轄範圍」,在範圍之內,可以互相連結,但走出範圍之外,各個網路井水不犯河水,彼此無法互相連結。
縱橫阡陌的網路擘建
想要啟動智慧時代,向真正萬物皆聯網的境界邁進是不會錯的路線。事實上,物聯網本來也就不代表著單一的技術,其間可應用的技術五花八門、各自都已有己身的一段發展史與特定應用範圍。智慧網路的目的,就是適時、適地選擇最洽當的技術,讓連結網路產生最大的效益。隨著科技的一日千里,阡陌縱橫的網路擘建,由大至小、從固定設施到隨行產品,如同天羅地網一般鋪蓋而來。
@中標:大範圍定點佈建 ZigBee無線感測網路夯
從大面向來看,我們可把ZigBee無線感測網路視為最基礎的佈建技術。ZigBee技術符合IEEE802.15.4標準,工作頻率為868MHz、915 MHz或是2.4GHz。在智慧網路領域,最大的利基點就是佈建成本低、耗電量亦不高,適合在小範圍佈置大量的節點。故被視為取代紅外線(IR)技術的候選人。
推動ZigBee感測網路的廠商很多,至少三、四年前就已經開始發展。2010年,資策會網多所已經開始將技術導入現實環境。台北市富邦福安紀念館辦公大樓,就在室內外安裝約100個感測器,蒐集光線、溫度、溼度、二氧化碳、風速等環境資訊,並配合氣象資訊作為系統判斷。舉例來說,如果照明系統偵測到室外光線並非直射、無法提供足夠的室內照明,就會和室內燈具互相搭配;反之,如果日曬強烈,則啟動遮陽窗簾。這些資訊都是透過ZigBee無線感測網路來蒐集,讓這棟大樓標榜比其他同級綠建築再節能12%。
資策會同樣也把ZigBee無線感測網路導入台北港貨櫃碼頭。可以透過網路進行作業車輛調度,儲區報到、貨櫃近端辨識…等自動化系統也都派得上用場。除此之外,也可以用在能源採集、智慧家電的控制應用上。不過,打造智慧家電之腦的MCU廠商盛群半導體總經理高盛群認為,智慧家電間的連結不一定會是ZigBee,他反而更看好RF技術。
年底之際,ZigBee聯盟同樣傳出好消息,宣佈已完成ZigBee輸入設備的標準制定。可以運作目前支援ZigBee遙控的電視、數位機上盒,支援的感測距離也更長,更重要的是,一年來大紅大紫的多點觸控也納入支援,甚至捏、旋轉等手勢命令也聰慧可解。ZigBee聯盟主席Bob Heile強調,這項標準對於消費性產品和電腦配件來說是更環保、更具智慧的,據稱,這項標準較紅外線技術更能有效省電。
![《圖二 台北港利用智慧網路作業流程(資料來源:資策會網多所)》](/art/2011/01/071034558860/p2.gif)
《圖二 台北港利用智慧網路作業流程(資料來源:資策會網多所)》 |
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@中標:小範圍隨行概念 無線通訊標準林立
年底以降,台北最火紅的展演活動就是台北國際花卉博覽會,其中,工研院所打早的展館”夢想館”,發給參觀者一個內嵌RFID標籤的手環。紀錄其在館內的活動,並將之幻化成獨一無二的一朵花。
無線射頻識別(RFID)技術,通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。發展的年代很早,現在已經廣為物流與產品管理所採用,大型連鎖超市商品管理、圖書館電子防盜與自動借還書都有廣泛的應用。以工研院所開發的微小化超高頻RFID讀取器模組為例,感應距離最長150公分,可同時感應多個標籤。由於現階段讀取器模組的體積越來越微型化,可以整合在可攜式行動裝置上,不影響原有功能運作。此外,畜牧業者也開始使用RFID標籤在其動物的控管。
談到與手持式裝置的結合,那就不能不談到源於RFID和互聯技術結合,近距離無線通訊(NFC)技術在近年迅速竄紅。Google12月新推出的智慧型手機Nexus S,就強打NFC功能。這項技術是Google與NXP所共同合作,將NXP所開發的NFC軟體堆疊將整合至代號為薑餅(Gingerbread)的最新版Android平台中。
其實NFC技術在台灣已很常見。台北捷運所使用的悠遊卡,現在也可以坐火車、付停車費、小額付款,甚至整合信用刷卡。德國的新型國民身份證可以代替護照在旅行中使用。俄羅斯政府也開始計畫這樣作。因應多元付款時代到來,NFC論壇也已經啟動了首波產品認證計畫,以確保過往未曾在不同系統中交叉應用的NFC裝置能夠順利運行。原倚賴超寬頻(UWB)無線標準的Wireless USB,也在新標準設定中加進對於NFC的支援。由此可看出智慧網路世界,確實是朝著由不同技術縱橫交織而成的方向邁進。
智慧網路的重要趨勢
研究機構ABI自動識別與智慧卡業務總監John Devlin表示,市場已經不再只是垂直領域的應用,而是不斷在縱向產業市場之間尋找契合。藉由不斷增設的基礎設施,擴大應用的領域,也就是說,未來的智慧網路將是以跨技術、跨裝置的方式為鋪陳的。以NXP與GOOGLE合作的案例來說,Android手機將成為各個系統間的溝通媒介,打破傳統NFC系統各自為政的困境。除此之外,由於Android屬於開放平台,一旦NFC能夠成功融入,未來移植到其他終端應用上困難度將大大減低。
@中標:跨裝置 智慧型手機是通行門票
![《圖三 東京無所不在(資料來源:東京無所不在網站)》](/art/2011/01/071034558860/p3.gif)
《圖三 東京無所不在(資料來源:東京無所不在網站)》 |
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日本政府從2005年開始在東京推展「東京無所不在」,從小範圍開始逐漸向外擴展,體驗者可在銀座取得導覽主機,讓主機得以讀取景點、物品識別碼中所載的導覽資訊。也就是說,這台主機將自動告訴你附近有什麼景點,並且帶你前往。當你經過特色店家,主機也會告知此處的歷史來由及可「敗」之物。如果要找某特色名店及交通方式查詢,透過全銀座上萬個RFID標籤,這些都不是問題。
不過,租用專用機器畢竟是一件麻煩的事情。所以這項計畫也規劃了手機族的簡易體驗方式,那就是使用手機在說明展示牌前「嗶嗶-」一下,就能在手機上獲得景點資訊。事實上,條碼技術在日本幾乎已經發展成一種「文化」,舉凡海報、店家資訊、網頁、護照簽證都有QR Code的存在,只要手機有30萬畫素以上的相機,就能透過內建解碼軟體獲得網址、文字資料、圖片等相關資訊。
拜智慧型手機風行之賜,現在,手機除了行動網路之外,還支援藍芽、WiFi、GPS…等多項傳輸技術。雖然在條碼辨識風氣上不如日本,但是智慧型手機也只要上網下載應用程式就能運行。便利商店所販售的高鐵票,也是利用掃描QR-CODE條碼方式進行付款,還有有機蔬菜透過條碼方式讓消費者迅速得知此項產品的生產履歷。由於技術成熟,在行動商務上的力量反而紮根得深。
相對地,多項無線通訊同時集結在手機中,對於設計者和安全系統來說絕對是個挑戰。各項功能無論再怎麼訴求低功耗,加總起來仍會降低電池使用壽命,加上各自支援不同的操作頻率,也影響了天線設計的複雜性。如果再加上NFC這種與付款機制相關的設計,那如何確保彼此獨立運作不受影響則更為重要。
感測技術加持 應用智慧大躍進
這些五花八門的網路通訊標準,要結合稱之為「智慧」,勢必要能夠蒐集資訊、解讀人心。而將這些技術推向智慧化的層級,另一項關鍵因素則為感測技術的精進。由感測元件扮演人體的五官角色採集環境資訊,再經由運算作出正確的因應判斷。遠距醫療,就是一個很好的例子。
過去,慢性病患必須親自到醫院接受定期檢測;但是在智慧網路擘建完備之後,可以透過電傳監控系統,病患可以在家與醫院連線,遠端執行定期健康篩檢。以Freescale與Pounce合作開發的產品為例,先透過磁卡讀卡機確認病患身分,再以具備觸控介面的檢測儀器進行自我篩檢,測量得到的數據則透過USB或Zigbee將資料傳送到個人電腦(PC)或可儲存電子醫療記錄(EMR)的伺服器。
這些設備包括:體重計、超音波身高感測器、溫度計、血壓計、心律監控器、單導程心電圖(EKG)機、脈搏血氧儀、血糖機和量測肺活量與呼吸流量的呼吸檢測儀。主要受益有兩種族群,一為需要監控以預防慢性退化與急性併發症的患者;另外一種切入角度則是可以放置在公共場合提供民眾自我檢測、再由健康中心進行進一?的篩檢。智慧型醫院(Intelligent Hospital)小站可以有效降低健康照顧成本。
此外,在花博夢想館裡還有另一項感測生理訊號的技術展現,那就是超寬頻 (UWB)。UWB是一種寬頻帶的短暫電磁脈衝波,可以透過天線測得脈衝至人體器官介面所反彈回來的反射波-從反射波中可以理得呼吸、心跳或脈搏數據。
在夢想館的展示間,參觀者可以屏幕上所投射出的身影中,清楚感受到自己的心跳與呼吸,增加展覽中的互動性。轉移到醫療領域,這項技術的最大特點就是不必使用任何有形感測器。傳統生理監視器總是要在皮膚上黏貼電線與電極,不僅不方便、也不適合長期檢測。這項技術是以非接觸式的量測方法,加上發射能量很低不會傷害人體,被視為極具後續發展潛力。
連帶關係—雲端興起造成網路骨幹與儲存系統的革興
不難發現,未來智慧生活的許多技術都建立在雲端技術之上,夢想能否成真,另一個次要主題,就是網路骨幹和儲存系統面臨革興挑戰。
智慧型手機成為智慧網路間穿梭溝通的媒介,對於以傳輸語音資料為設計訴求的傳統TDM網路骨幹來說已經造成莫大的困擾。根據統計,第一代iPhone問世後至2010年8月為止,行動網路數據資料傳輸量已經成長逼進50倍。為了讓成本曲線不隨著流量竄升,無線接入由TDM轉入電信級乙太網路的趨勢已經相當明顯。
而在儲存領域,Intel總裁暨執行長歐德寧10月底訪台時特別表示,雲端運算將打造流暢且互通的使用經驗,在新的時代,台灣扮演了相當重要的角色。針對企業儲存市場,研究機構Gartner則預估光纖與Parallel SCSI將逐步淡出,在2014年時,市場將只剩下6Gbs SAS與SATA,各自有不同的市場。LSI儲存元件事業部門資深行銷總監Robin Wagner即分析道, SSD/HDD混合交錯使用將成為經濟、效率齊備的方式。
@中標:技術不求新 但求整合與深耕
![《圖五 擴增實境亦為應用版圖重要一環(資料來源:達梭系統)》](/art/2011/01/071034558860/p5.jpg)
《圖五 擴增實境亦為應用版圖重要一環(資料來源:達梭系統)》 |
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將話題回到「東京無所不在」計畫身上-雖然這是一個已經推展五年的老計畫,採行的技術也都是老生常談,主要是透過RFID、紅外線掃描、藍芽、Wifi、以及429MHz的無線網路與信號台連結,但筆者仍想讓在本文的結尾強調,這個計劃值得作為「智慧生活」的參考案例。
最快、最新、最先進的科技才能帶給人類生活更優質的轉變?答案是「未必」。找到最適當的切入點、透過不斷地研究與實驗,讓科技發揮其技術特性,實際解決人們生活中的難題,才是科技改變生活的重要關鍵。但,要讓冷冰冰的科技真懂人性,其實不比前瞻科技研發來得簡單。日本政府花了五年,開了超過15次委員會,才在銀座地區推出示範計畫,並計畫從行動觀光切入,再朝遠距醫療等難度更高的應用邁進。
台灣的硬體實力堅強,網路覆蓋率也很高,但是,每隔數年,公部門就會拋出「透過最先進的□□技術,實現台灣無所不在的夢想」的口號,可是進度卻始終停留在填空般的照樣造句階段,2005年是無線感測網路搭配RFID,2008年起則改以Wimax作答,唯一不變的是尚未有任何事物在我們身邊真正落實「無所不在」,甚為可惜。
不管新科技、舊科技,能夠成熟運用、改善生活體驗的,就是好的技術;反之,沒有找到切入點並貫徹執行發發展計畫,再新、再好的技術,恐怕也只是一場空。台灣能否擁有真正的「智慧網路」,硬體面來說,絕對沒有問題;但政策貫徹度以及軟硬整合能力,則是令人憂心的問題。