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物聯網技術及應用發展趨勢-何寶中副執行長(103學年度傑出校友)

最後更新時間: 2016-08-18 16:19:27

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何寶中資策會副執行長(103學年度傑出校友)

何寶中學長從1982年進入財團法人資訊工業策進會至今已達32年,長年致力於智慧網通技術及應用、無線通訊、行動多媒體、嵌入式系統媒體技術發展及應用,對台灣資通訊軟硬體工程建設之發展貢獻卓著。今年度6月10日,本系邀請何學長返系演講,介紹資策會近幾年來在物聯網議題上的研究成果。

物聯網緣起與概念

物聯網(IoT)在2009年由IBM提出智慧地球開始發展,2010年中國喊出感知中國,並且首次提出「物聯網」的中文名稱。事實上,物聯網(IoT)的觀念早在二十年前就由麻省理工學院提出,但限於當時資通訊技術還不成熟,故未能引發共鳴;時至2010年,這個議題已經為歐美、中國、日本等多個國家訂為戰略級發展領域。越來越多資訊報告也將它列為未來十年資通訊發展的重要領域,它所創造的產業、產值非常龐大。許多國家甚至是透過政府的力量來推動,像是中國,但美國是資本主義市場,主要由產業的力量來帶動產業發展,歐洲著重社會人類經濟的價值,社會的進步等等,不過多數的亞洲國家則是從產業的角度進而推衍至消費者。

物聯網的概念是每一個存在的物品都可以透過網路來形成交流或互聯。要了解物聯網,首先要了解資通訊網路化社會發展的趨勢,以及物聯網出來後的背景。過去是人來配合電腦,現在你可以把電腦中心當作雲端,沒有時間、地點的限制,資通訊設備可以配合人的需求提供更多運算資源,在物聯網這名詞出來之前,我們用Ubiquitous computing(無所不在的運算)來統稱之。

「無所不在的運算」的目的是什麼呢?我們叫作human central,亦即提供以人為中心在生活上的應用跟服務,這些我們多半用一個智慧城市來代表,因為智慧城市具備多種類的生活需求,如智慧家庭、智慧建築、智慧交通還有醫療等等,這些都可能在物聯網中實現。物聯網能把我們人在生活上感興趣的萬事萬物連結起來,並且提供人類一個有價值的應用服務。

物聯網市場/應用發展趨勢

物聯網的應用沒有一個嚴格的定義,幾乎只要是運用資通訊的技術來帶動的都可以列入。如果講狹義一點,資通訊應用裡具備感測器(sensor)去收集資料(Data)並能送往後端作分析應用者。像是家用智慧節能應用的例子,美國有個公司所提出的智慧插座,也就是在電器插座上持續收集各電器的用電資料並匯集到雲端,讓使用者可以透過系統去檢視電器的用電狀況,作為消費者使用電器的參考值,以達到省電的目的。

另外一個例子是智慧保健牙刷。當使用者使用智慧牙刷時,牙刷上的感測器就開始收集個人的刷牙狀況並回報給系統,讓使用者經由數據的檢視,檢視自己的刷牙狀況,哪裡需要加強等。這項應用在鼓勵孩童刷牙有很大的效益,對兒童的牙齒保健也有幫助。

還有會判斷購物者的年齡層的自動販賣機,機器除了銷售還能主動推薦該年齡層喜歡的物品,甚至可以透過NFC的手機付款。此外販賣機還能做到個人化喜好推薦,進一步提供哪些物品可以在哪些販賣機購買的資訊。智慧樂園也是一例,提供結合穿戴式裝置和物聯網技術的智慧手環,在智慧手環中輸入使用者的基本資料,並具備門票、通行證及結合信用卡功能。走在路上,如果米老鼠突然跑過來喊你的名字跟你打招呼,別太驚喜,這都是物聯網的強大威力。

物聯網技術架構

一般在談物聯網時,我們把系統架構分成三層,最底下就是感知層,它可以去擷取、收集及感測我們應用上所需的相關資訊。比方說,我們想知道市區目前的交通狀況,以提供給用路人有更多路徑選項,但要如何收集交通狀況呢?方法有很多,例如在每個路口裝攝影機,攝影機將即時路況往後端傳送到雲端,再將即時資訊累積起來進行分析;另一種是在馬路上裝感測器,只要車子一通過,單位時間內有多少車子從這裡通過,就可以知道這條路上有多少車在走、這條路塞不塞。

從這裡可以看出,物聯網跟巨量資料(BIG DATA)的關係相當密切,在物聯網架構最底層,就是萬物連網,目的就是去擷取及感測資料,這過程中會收集到非常大量的資料,但要篩選出對我們有用的資料,就要經過收集處理分析的階段,因為資料的收集與分析在整個物聯網的應用架構中扮演相當重要的角色。現今談物聯網的應用多半以智慧城市為例,包含城市中所需的環保、交通、能源、物流、醫療以及智慧建築等等。

國際物聯網應用案例

西班牙Santander城市推動IoT的應用,就是從很多方面來推動,像是智慧交通,智慧站牌或是道路交通的順暢、阻塞的資訊,停車位的偵測等等。另外智慧建築周邊的環境,包含公園花圃的溫濕度,還有路燈感應的狀況等等;路燈的開關也可以透過感測器來感測天色的亮度,作為開關燈的判斷依據,也可以透過感測噪音、溫濕度來判斷空氣品質,或者在路面上安裝感測器,透過收集道路的車流資訊,提供用路人道路選擇的依據。

還有瑞典歌德堡城市在27萬戶安裝智慧電表。智慧電表的目的是讓用電狀況可掌握,它的好處,不是只有節省抄表作業,最重要的是可以提供電力公司作電力調控。以台灣來說,夏天很熱,大家用電 時間很集中,那麼電的分配使用就很重要,

此時可以透過數位電表來做電力調控;能把甲區多餘的電移到乙區,既能滿足高峰期的需求也能達到適量發電,節省發電的效果。

資策會在IoT/物聯網的研究經驗

資策會投入這個領域已近十年,但當初沒有物聯網這個名稱,我們是從感測網路開始做,從ZIgBee再加上POWERLINE,主要是配合政府政策;像是愛台十二政策、智慧能源,所以這裡面就有智慧城市的一些應用,像是智慧建築。底層當然有很多技術的平台、感測網路技術,還有感測網路佈建及怎麼去融合的問題等等。

 資策會在國內推動很多智慧節能的應用,我們用In-Synergy 智慧插座為基礎來發展能源管理系統,這個系統曾經在2011年獲得美國RD100大獎的殊榮,另外就是雲端智慧管理系統,就是我們剛提到的用電行為分析,在節電上有很大的幫助,目前已經推廣應用到很多企業、學校以及商店。

這套系統也應用在智慧建築上面,台北的富邦福安紀念館即是一例。這棟大樓具備智慧感知外層,我們把一棟大樓比喻為具有感測溫濕度能力的皮膚,亦即在大樓表面加裝遮陽簾,電動開關、以及溫濕度感測器等,當人坐在室內時,覺得熱,或是溫濕度不對,都可以透過控制遮陽簾開的大小及角度,讓舒適的空氣流通進來,甚至大樓表面還有灑水設備,幫助降溫,都是為了減少開冷氣的機會以達到節省能源的目的。

此外感測器還可應用在水位偵測感測,可以做到及早偵測水災及警示的作用。還有電力線的斷線偵測,台灣的颱風很多,風災過後常出現輸配電線(杆)中斷,所以台電線班員工每次都要翻山越嶺去修復。但是我們可以把每一組電杆編號並加裝感測網路來,透過系統就能知道哪根電杆的線壞了,無須地毯式一一檢測。

未來的機會與挑戰

物聯網是台灣產業提升軟實力的戰略機會,實際的應用面也有很大的幫助。以智慧城市來說,不管是能源、交通、食品、醫療或者是產業型態,台灣的產業過去多半以製造業、代工為主,物聯網具有軟硬體整合及提升附加價值產業的需求,如果我們確實地推動,可以藉由一個大型的應用服務導入,間接來帶動我國產業結構的轉型,亦即從製造業為主,轉為以應用服務的角度來做推動,進而提升我國整個應用服務及系統的整合模式。

現今物聯網架構上還有非常多的挑戰跟問題。如果沒有問題,怎麼還會有機會呢?就是因為還有問題,所以很多地方要透過我們創新創意去解決。比如說,網路的安全性、感測裝置太耗電、解決安裝地點的供電問題、沒有標準化、成本太高等等,這裡面充滿挑戰,當然就充滿機會。

結語

物聯網未來的發展潛力很大,全球各國紛紛投入這領域並作為策略性產業。但物聯網的推動商務模式很重要,目前有很多好的應用都要靠政府來出錢,政府一旦停止支援,很多應用恐怕很難推行,所以有機會大家可以多思考如何推展它的商業模式。大部分的物聯網應用都是從政府的應用開始推,從公眾應用開始,再到產業,到家庭、消費者通常都比較後端。另外,在推到一般消費者及家庭時,這些創新應用的部分應當要考慮人的使用習慣及行為,還有很多新興應用會涉及法律問題,這個部分也需要討論,但我相信物聯網在未來十年仍將具有非常大的潛在機會。

 關於 何寶中 副執行長(資策會)

  • 學士 計算機工程學系67 級、碩士 計算機科學研究所69 級、博士 資訊工程學研究所79 級

經 歷

  • 資策會 網路多媒體所所長
  • 資策會 嵌入式系統實驗室主任
  • 資策會 技術研究處處長
  • 資策會 資訊技術副處長
  • 資策會 企劃室副主任

現職

  • 財團法人資訊工業策進會副執行長
  • 資鼎中小企業開發股份有限公司董事長
  • 中華民國資訊軟體協會 常務理事
  • 台灣車載資通訊產業發展協會  常務理事
  • 資拓宏宇國際股份有限公司 董事
  • 中華民國產業科技發展協會理事
  • 台北市電腦商業同業公會 理事