科技新價值,改變你我的未來

突破性解決方案與技術

撰文/工研院 IEK 鍾俊元

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科技新價值正改變你我的未來,尤其當生活周遭「物」與「物」能夠自主互聯,加上運算分析後,自然地我們生活中的「事」與「事」就有提供新服務的機會。若未來在隱私安全、法律規範等課題可以順利解決,其背後隱含的商機將會無窮。物聯網發展代表「資料為王」世代來臨,除了「物」與「物」的互聯資料,「物」與「人」、「人」與「人」的大量互動與「人為(User-Generated)」相關的資料,也將提供發掘未滿足需求、發展高黏著度服務的機會。不過,下一波發展契機有賴於掌握大數據分析、創新商業模式、廣泛跨業合作,故主導應用服務生態將是產業發展的重點。

近年科技的進步百年銳於千載,從運算能力看從大型主機、個人電腦、行動運算發展至今,隨後即將進入「物聯網」的世代,「運算」將無所不在。試想當我們生活周遭「物」與「物」都能夠自主互聯、「事」與「事」自然地可以智慧決策時,勢將改變你我現今的生活型態,也會帶給人們很大的生活便利;當然,物聯網應用的興起隱含著新科技的價值訴求獲得大眾回響,而生活處處周遭海量的感知、大量資料普世的交換,勢必衍生諸如資訊安全、隱私侵犯、顛覆式商業模式等議題,正挑戰現行法律或既有利益者,本文將探討下列科技方案突破,如何改變你我的未來生活。

服務至上牽動著網路基礎架構演變

隨著雲端應用服務、內容的多元化,消費者體驗成為網路服務業者一致追求的目標,傳統核心網路的路由器效率已無法滿足快速、彈性、高容量等需求,一種網路虛擬化技術正定義一個新架構正逐漸成形中,這個架構可以讓網路管理員依企業政策或服務層級協議,預先建立邏輯網路或設定各項網管功能,來決定封包傳輸方式與路徑,例如經過哪些交換器,需要多少的網路頻寬等,此技術又稱為軟體定義網路(Software-Defined Network,SDN),其特色是將網路分為控制層與資料層,而控制層將交由提供內容、服務的的企業來負責控管。

推動此新網路架構最力莫屬 Facebook、Google、Yahoo 等應用服務業者,他們的資料中心都使用開放式標準協定來推動這個技術,可大幅提升網路傳輸效率並節省大量硬體建置成本。未來,一旦軟體定義網路架構技術普及後,中小型應用服務企業將是最大的受益者,因為網管人員只需透過控制器軟體即可有效率管理網路,也可節省企業資料中心的營運成本。另,軟體定義網路是個可程式化的開放網路架構,其控制器軟體將提供 API,可讓第三方使用者依據各企業政策來開發相關的應用程式,例如:安全管理、負載平衡、頻寬管理 QoS 等,以提供客戶差異化的體驗。

家電智慧化 讓居家生活更加便利舒適

近年來,在智慧手機與家庭網路快速發展下,智慧家庭市場成長迅速,全球家電大廠無不訴求便利、安全、娛樂等價值,使人們居家生活體驗更加智慧化。不過,家電設備種類繁多、規格多元,新技術突破項目不多,不過如何統一標準、溝通互連將是一大挑戰,其重要關鍵有二:一在於掌握居家中扮演蒐集家庭活動資訊的樞紐(Hub)設備;二即建立垂直應用專屬平台生態。近期,Google 以 32 億美元購併家庭溫濕度控制器廠 NEST,隨即組成 15 家合作夥伴「Work with Nest」聯盟即是最好範例。其他類似產業平台或連盟有 HomeKit、Thread、AllSeen、Open Interconnect Consortium 等。

未來「智慧家庭平台」將為各式服務進入居家的入口,它具有相關應用服務必爭的戰略高地,故國際大廠無不結盟來掌握「平台」,也希望藉此了解用戶、提高服務黏著度,並建立品牌的忠誠度。因此同一陣營下廠商,無不解決設備間相互連接標準,賦予彼此溝通、智慧決策的能力。目前「智慧家庭平台」尚未出現獨大技術的局面,近期各平台目標在於制定可兼容多種無線連結的網路協定,例如 WiFi、Z-wave、Zigbee、BLE、LoRa 等,使具有相容性、低耗電、高安全性等。試想,當上述家電連網後,經大數據資料蒐集、智慧化分析,將使服務供應商可以更精準地提供人們更加便利舒適的生活。

汽車連網與智慧化 塑造全新駕駛體驗

連網汽車配備網路連線功能,可讓車主串流播放音樂、查詢商家地址、得知即時路況等,甚至能啟動自動停車、輔助駕駛等。而傳統汽車業者也積極引導發展下世代汽車,朝向安全、舒適、便利的行動生活空間邁進。除此,估計五年後 90% 汽車將內建連網能力,藉由大量資料蒐集、運算,提供多媒體內容、用車診斷監控、駕駛人行為監督、大眾行車路線分析等,將創造更高車載服務的商業價值。為搶占市場先機,目前全球車連網聯盟方興未艾,企圖建構新一代應用服務生態,包括:OAA、GENIVI、IOVA等產業聯盟。

下一代智慧車輛必須具有自行規劃行車路線、感知周遭環境能力,並對交通路況作合理回應、輔助或分勞駕駛之任務,故智慧汽車技術平台將支援 3G / 4G 連網、車載通訊、多媒體應用服務等,並採用多種感測器融合技術,整合相機視訊、偵測雷達、車輛通訊等,以提升「主動安全」技術之強韌性,例如:利用ADAS 先進駕駛輔助系統,可以協助汽車自動巡航、道路偏離警示、視界盲點偵測等。不過,智慧駕駛發展的挑戰在於當今智慧技術和複雜路況之技術差距,如何進一步提升其精確度和可靠度;另一項障礙是法律法規議題,如何歸責交通事故、連網資料擁有權歸屬等。

智慧醫療實現 無所不在的個人化健康照護

近年全球醫療產業面臨兩大趨勢,一是醫療資源普遍不足,形成各國政府、醫療人員沉重負擔;二是以「病人」為中心的 4P 式(預防、個人化、預測、參與)思惟興起。因此,以三段五級或以不同年紀健康需求的醫療照顧方式應運而生,未來將串連醫院、照護機構、居家照護、健康促進等,呈現連續一貫式的服務。因此各國家莫不積極推動雲端化的健康資料加值,透過醫院端專業化、大數據分析,加上個人化健康監測方案,可以完善建立無所不在的國民醫療照護服務。

在個人健康促進方面,亟待創新的穿戴式智慧技術方案,發展趨勢上從離身(Off-Body)朝向在身(On-Body)設計的方向,因此不同形式(Form Factor)的感知裝置五花八門,包括手錶、手環、鞋/鞋墊/襪、頭巾、衣/夾克等,皆藉由各式感測器來蒐集心律、脈動、運動量等,並輔以社群活動、健身教練、擴增實境等服務,來增進「體適能」、提升「生活品質」。例如:量測 EMG 肌電圖,可以調節肌肉疲勞、防止運動神經元病變;量測 EEG 腦電波,可以來改善睡眠品質。未來,甚至局部開刀植入體內(In-Body),再輔以穿戴式裝置以讀出生理訊號,可讓醫生隨時監控病情,讓病人可以受到量身訂製的醫療照顧或自主健康管理等。

虛實整合實現 客製化生產與快速交貨

預見未來一個高度自動化、彈性化的「明日工廠」,透過設備、致動器、感測器等網路互連,實現快速的產品設計、模擬分析、優化生產、故障預測等,最終體現即為「虛實整合」,該架構也常被稱為「網宇實體系統(Cyber-Physical System)」。其中「虛」代表產品從設計、生產到服務等流程完全數位化;「實」則代表設備或產品方面,包括從原材料、製造、使用、回收等全方位的生命週期管理系統。除此,虛實整合必須與企業內部的價值活動、外部供應商或客戶等系統互相連結,故可提供快速出貨(Time-to-Market)、客製化(Customized)、需量生產(On-Demand)等價值,也催生創新的製造服務模式。

對於一座以數位製造訴求之「智慧工廠」,並不是以取代藍領工人目的,而是以提升效率、人機協作的角度進行規劃;其中,關鍵系統設計技術有二:一、分散式運算與控制:主要為了減少控制延遲、提高產線靈活度、緩和主處理器負荷,工廠內部分散式的在地化運算和控制將是關鍵趨勢;二、無所不在的感測器:由於普適感測(Pervasive Sensing)架構,布建大量感測器分布在工廠內之製程設備、網路基礎建設中,並透過不同層級(應用層、控制層、感知層)通訊介面來連結所有致動器、控制器,因此在不同機台間得以溝通無礙、大量資訊交換,以達成智慧製造的目的。

物聯網技術的興起,是智慧科技生活時代的最大推手,產業界必須重新思考如何以創新思維來解決人們生活中的真正需求,以使用者為技術應用的核心,形塑簡易舒適、輕鬆愉快的情境,為使用者創造出幸福感受,如此一來,為全球智慧家庭產業帶來轉變,並創造出家庭生活新價值,這將會是物聯網時代下,台灣產業未來必須好好掌握的新機會。

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