在網際網路上,每天、每時,甚至是每分、每秒都會產生很多新的資料,因此得透過搜尋引擎網站的幫忙,才能在這個資訊大海中找到相關的資料。然而虛擬網路世界的圖像、聲音、文字或影片、動畫等資料固然產量驚人且瞬息萬變,但是實體世間每分每秒所產生的變化與資料更是無窮無盡,例如每天氣溫的轉變、空氣中二氧化碳與氧氣的含量變化等;即使是不動如山的瓊樓玉宇、鋼鐵頑石,也都在不斷的釋出其中的變動訊息,而且還會受其它器物之間互動的影響。

空中交通的控制網路參考佈建圖。(Source: squawkbox) BigPic:600x385
空中交通的控制網路參考佈建圖。(Source: squawkbox) BigPic:600x385

人們生活在自然萬物與人為的環境當中,實體東西的變化有更直接與立即上的影響與關聯,因此充分掌握山川萬物、環境資源的訊息,確實有其必要。而取得的方法之一,就是透過現有無遠弗屆的網際網路與感測通訊技術來擷取傳遞這些變化訊息,這就是所謂「控制網路」的概念。網際網路是一般基礎建設的問題,由於WiMAX、WiFi、3G等無線網路的普及,全球的覆蓋使用率會不斷地擴增;至於感測通訊技術的發展,也隨著晶片功能的日益強大,有了更精密與多元的應用,但如何去取得足夠且有效資料,才是發展控制網路最重要的課題。

每一種感測事物的計算判斷,都是一項應用工程,因此可以開發的特殊應用IC很可觀,市場潛力與產業發展(包括周邊的供應商)也相當值得投入。以目前最大的控制網路工程-全球衛星定位系統(GPS)為例,就是由24顆人造衛星所構成的航法系統,它們平均分佈於6個軌道面,每個軌道面上各有4顆,距離地面高度約20,000公里, 呈55°角傾斜繞行地球運轉,繞行地球一周需12恆星時,每日可繞行地球2周,這也就是說,不論任何時間,任何地點,包含北極、南極,至少有4顆以上的衛星出現在我們的上空。

而地面的GPS接收裝置,透過三角定位測量的原理,當收到不同的三顆衛星訊號後,就能計算出接收機所在的2D定位(經度及緯度),而收到四顆以上則可以做出3D定位(經度、緯度及高度),精密度誤差可在10公尺以內。當接收機繼續不斷地移動,它就可計算出其移動方向及速度。如今更可利用手機基地台的訊號來做輔助成A-GPS的架構,在巷弄、室內或隧道、地下室中都能做感測定位。單單一個GPS控制網路的有效取樣工程,規模與應用商機就如此龐大,難怪歐盟也要佈建自己的伽利略GPS衛星,中國也在發展自己的北斗導航衛星。

其實控制網路的取樣工程有大有小,例如一個城市的交通流量感測,或是公車到站時間的感測控制,規模就小了些;但一直小到一個橋樑狀況的監控、家庭水電瓦斯的監控,仍然都是一個獨立完整的控制網路,每個領域的取樣工程與精密應用,可發展的空間也都很大。

目前最省便的方法,除了透過無遠弗屆的網際網路基礎建設外,由於中、短距離的無線通訊技術也已很成熟,應用WiFi或ZigBee等來傳遞訊號,在控制網路的建構上也越來越方便實用。例如,美國哈佛大學就利用WiFi在麻州劍橋市做了一個「CitySense」的開放性實驗,所取樣的工程是在全市佈建100個無線感測裝置,以便掌握全市的溫度狀況與空氣品質。

總而言之,目前中小型控制網路的設備與基礎建設都已具備,欠缺的就是如何設計專門應用的感測取樣工程。此時,政府有政府該做的公共領域控制網路,其訊息也必須採取較為公開的方式成為公共資源;而企業則有企業可以發展的實體資訊來提供應用。從這個角度來看,網際網路至此將與實體世界打成一片了。