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智慧家庭:由起居室視點看見家庭生活新價值

撰文/工研院 IEK 陳右怡

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物聯網可解決智慧家庭發展多年以來,家中設備間無法互通互聯的最大障礙,實現讓使用者享受便利、舒適、安全的家庭生活。物聯網智慧家庭是以家庭自動化與控制為主要核心應用,但必須從使用者需求為中心,考量不同區域市場下家庭生活需求差異性,以發展出各區域市場的智慧家庭主力設備或產品組合。同時,也需透過開放式技術規格設計與雲端開發環境建構,來加速並提升智慧家庭軟硬技術應用融合程度,甚至可進一步與目前智慧家庭相關的國際標準接軌,來發展開放式技術架構,便於整合更多第三方加入,進而切入全球大廠生態體系中。

以人為本的智慧家庭生活

家庭一直是人類生活重心,對於科技注入家庭生活的期待中,最常見想像的是當使用者回家、離家或居家時,即自動啟動或隨意控制適當的家庭設備如調節溫度、情境燈光與音樂、切換電視頻道、溫熱食物或飲品、開關電源、清潔打掃、安全控管等,滿足該使用者當下最需要的身心需求,享受到便利、舒適與安全的家庭生活。

然智慧家庭科技發展十年有餘,一直存在兩大挑戰:最大挑戰是在於大多數使用者家庭內各式各樣的設備多屬於不同品牌、不同平台、不同傳輸介面等,所有家庭設備間尚未能完全互通互連,彼此間的連結與傳輸仍多處於互不相容、各自為政的狀態。雖然十幾年來各國際大廠與全球各地所成立的智慧家庭聯盟,都想解決這種家庭設備間互通互聯的問題,但未見顯著成效;第二挑戰是過去智慧家庭幾乎不太考量到各區域市場使用者家庭生活型態的差異性,這種差異性涉及各區域各國家的家庭生活文化、各地居住空間建築設計、家庭對內家庭成員族群間需求連結等,然家庭文化生活的需求並不只涵蓋硬體的居住空間而已,還包括個人對居家生活,再從家庭內延伸到戶外休閒、工作、商務與社交等,期間發生的所有連結與溝通,於是必須思考可提供什麼樣的軟硬體服務給使用者,才是完全從使用者家庭生活需求出發。

物聯網將能進一步解決智慧家庭長久以來的兩大挑戰:從技術架構層次上,從家庭終端層(Node Level)、家庭數據集散與控制中心(Hub Level)到家庭雲(Cloud Level),達到互通互連,故全球著重的方向是智慧家庭生態體系布局;在擴大應用市場上,則以「家庭自動化與控制」為主要核心應用,和過去最大的不同是,將以使用者生活情境出發,全面整合「娛樂」、「安全」、「健康」、「節能」服務達到資源節約的同時,也讓使用者真正享受到便利生活。如此,將帶來全球智慧家庭產業生態體系的轉變,並創造出使用者家庭生活新價值。

開放式規格融合應用服務技術

物聯網正驅動智慧家庭達到跨裝置、跨平台、跨品牌的互通互連,其主要技術解決方案,分為以下三個層次:

1. 開發或認證專用晶片:感測晶片扮演萬物互聯的要角,而小型化、重量輕、低功耗、無線傳輸已是感測晶片共同方向。但運用智慧家庭上,最重要的是如何決定那些家庭設備需要感測功能整合在晶片上、各種家電或負責收發家庭數據的裝置個別該採用何種運算等級等。更關鍵的是,當不同終端感測數據採集或運算後,通常再傳輸至家庭資料集散中心,然後上雲端,經整合運算分析後,方能啟動適當的家庭設備功能或服務回應給特定的家庭成員。目前各大廠都正開發或發佈智慧家庭專用晶片,便於開發者或製造商嵌入家庭設備,達到家電聯網與智慧化。

2. 設計開放式技術資源:為了便於整合來自第三方或開發者的智慧家庭軟硬體技術,設計出各種開放技術資源成為必要的手段,如提供開放技術規格 API(Application Programming Interface)、軟體框架、原始碼、人機介面、數據庫、APP 軟體等,減少開發成本、便於整合、易於擴充、可彈性客製化,加速與合作夥伴之間相關技術應用的融合,提供出各種智慧家庭技術解決方案,以滿足多元化的使用者需求。

3. 完備雲端開發者技術環境:提供完善的雲端開發技術環境,讓第三方或開發者可自行調整或修正智慧家庭的產品或服務技術,進而能創造出下一代產品應用。這類型的開發者技術環境重點方向:(1) 必須與目前智慧家庭相關國際標準相容, 如 ALLSEEN、ETSI、OneM2M 等;(2) 提供給開發者需要的技術資源或項目,如便於開發各種 APP、終端處理程序、可內建測試模擬器,甚至可進行從區域、集線器、應用群組到終端裝置的整個管理設計;(3) 產出商業智慧分析建議,如分析某個家庭設備位置左右其功能效率的優缺評估、APP 互動介面改善建議、軟硬體應用尖峰使用趨勢分析圖等,讓開發者可自行運用以調整或擴充智慧家庭產品技術功能。

共創互利之智慧家庭商業模式

為了能滿足各種家庭生活需求,全球廠商不斷擴大智慧家庭應用服務市場是必然之舉。除了透過併購擴大營運版圖外,全球廠商皆從有利於建立智慧家庭生態體系布局的角度,以與第三方共創互利又能同時滿足消費者需求來出發,積極打通虛擬/實體通路機制,連結各種家庭應用軟硬體產品/服務業者,發展 B2B2C 商業模式。歸納現今主要切入方向,列舉有二:

1. 可彈性迎合地域性應用需求,便於設計出各種智慧家庭產品軟硬體組合:由於智慧家庭應用需求隨著各國家或各地區家庭生活需求而不同,對於各地業者來說,因應區域性市場進行高度客製化、少量多樣等方式,將提高研發成本。現今多發展出各種智慧家庭產品服務組合方向,歸納有三:(1) 大多數智慧家庭服務都以智慧手機作為網路連結、無線傳輸與控制家中裝置的平台或介面;(2) 可先設計出滿足不同需求的產品或服務解決方案直接上架,例如先整合 2–3 個現有裝置形成一種產品組合,如 IP 網路攝影機整合空氣淨化器、智慧照明結合家庭影音服務等;(3) 從不同情境與家庭場所出發,便於第三方將家庭自動化裝置進行各種自由組合。

2. 選定單一主力產品或服務切入,扮演家庭數據集散與控制中心:手機成為智慧家庭簡易的資料通道或控制介面,已是普遍認知,但仍無法承載較龐大的家庭所有成員的資料傳輸或交換。因此,全球大廠已陸續將過去負責家庭網路連結、資料傳輸或影音服務等單一服務的裝置,如家用匣道器、路由器、機上盒等,加以進行功能整合,目前大廠正選擇甚麼樣的裝置可擔任智慧家庭之數據收發、集散與存取的中心,可能是如溫控器、電視、路由器、IP Camera、吸塵器等,但共同點有三:(1) 可於快速融入使用者家庭;(2) 便於整合其他家用裝置;(3) 可成為家庭數據集合、存取、發佈與控制之中心或媒介。

Nest 模式:引領全球智慧家庭生態體系革命

Nest Labs 由 Apple 工 程 師 Tony Fadell與 Matt Rogers 於 2010 年成立,2011 年推出Nest 智慧溫控器,2013 年推出智慧煙霧感測器,2014 年 Google 則以 32 億美元收購 Nest Labs。一個 Nest 溫控器價格約 $249 美金,內含溫度、濕度、近距、遠距、光線等感測及 WiFi、ZigBee 傳輸等功能,以 LCD 顯示。Nest 主 力 技 術 是 Auto-Tune, 其 能 根 據 使 用者所在州別、居住坪數、使用條件(如暖氣是採用電、天然氣、油氣等何種能源供應),進行節能管理與能源費用估算,Nest 與美國部分地區的能源公司做連結,為各地區的使用者賺取能源公司所提供的尖峰時刻節約獎勵大約20%–60%。

Nest 並非只是一個智慧溫控器而已,比較像是一個家庭數據收發與控制中心,其可串連其他家庭應用軟硬體如惠而浦家電、飛利浦智慧燈泡、Jawbone 穿 戴、dropcam 的 IP Camera、賓士汽車等。Nest 開放 APIs、感測器與晶片,猶如實體版 Android 或 Chrome 作業系統,與合作夥伴可共享 Nest 數據資料,開發者僅需在 Nest 軟硬體上擴充自己的應用功能,降低開發成本與軟體複雜度。Nest 成為Google 擴大智慧家庭生態圈的驅動器。

對台灣物聯網產業發展的意涵

全球正如火如荼展開智慧家庭生態體系部署、開放式技術研發、B2B2C 創新商業模式實踐,建議台灣產業從三方面切入:

一、以使用者為中心:著重區域市場家庭生活需求,發展智慧家庭主力設備

智慧家庭和其他產品不同,具有強烈的區域市場特性,必須因應個別區域市場家庭文化生活型態差異性,推出不同的智慧家庭基本設備或產品組合。如中國智慧家庭主力設備之一是空氣淨化器、美國使用者覺得智慧溫控與居家監控是智慧家庭必備功能、歐洲則關注居家能源管理的功能,而照明則是跨全球市場都需要的家庭裝置。

二、發展開放式技術:與國際標準接軌,整合第三方加入全球大廠生態系統

大廠已認知開放式技術資源的經濟效益,除可創造與第三方合作之外,也便於擴大生態體系,甚至將國際標準也納入技術規格、系統平台的設計中,以便做到跨平台、跨裝置、跨國內外品牌的技術相容性、產品互通性。建議台灣推出智慧家庭相關技術或產品時,以減少技術二次開發的成本為考量,便於快速連結至全球大廠智慧家庭生態體系中。

三、持續創新的商業模式:在互利、互惠、共享機制下,持續推出創新應用

全球領導廠商正在比拚的是推出革新性產品或服務,除追求技術革新外,更積極追求的商業模式革新,最大內涵就是要設計出與合作夥伴之互利互惠的機制、並且在共享彼此資料中挖掘新使用者需求,再發展出新技術、新產品或新服務,形成一個不斷推出創新產品與服務的商業模式。

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