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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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2010年智慧生活暨物聯網高峰論壇 物物相連實現智慧生活

王元元整理

中國移動無錫物聯網研究院院長趙立君:發展M2M業務,拓展物聯網應用

所謂的物聯網,是指透過資訊傳感設備,按照約定的協定,把任何物品與資訊網路連接起來,進行資訊交換和通訊,以實現智慧化辨識、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。

 看好物聯網的產業前景,中國移動大約從三年前開始發展M2M業務,拓展物聯網應用。我們可以從物聯網的分類來開展中國移動的業務:

  • 垂直應用模式:與行業/企業內部的生產和業務流程緊密結合,帶有壟斷性質的行業,例如電力、石油等。
  • 行業共性模式:具明顯共同特徵,小企業難以規模發展,需要公共平台的支援和服務,例如物流、醫療、智慧家居等。
  • 公共服務模式:以地域為主的公共服務平台,地方政府積極支援,例如智慧城市等。


  • M2M是現階段物聯網最普遍的應用形式,可以是Machine to Machine,也可以是Machine to Man,泛指人、機器之間建立連接的所有技術和手段。M2M運用條碼、RFID、傳感器和攝影機等工具,感知能力有限,並以有限傳達的移動通訊技術為主,多應用在垂直行業,由於規模較小,所以成本也較高。

    透過與各行業的廣泛合作,中國移動的M2M業務已經包括:遠程抄表、車輛管理、物流運輸、輸配電設備監控、重點污染源監控、氣象監測、水文監測、移動POS等應用。

    而目前的M2M應用,經過適當規範和拓展之後,將成為未來規模化的物聯網應用。例如中國移動與農業部合作的「動物溯源」系統,原本是透過移動通訊與射頻辨識技術,以各類動物耳標為追溯標的,跟蹤監控動物從出生到零售的全部過程,並以此為基礎建立動物及相關產品的電子防疫、檢疫和監督體系。現在透過對動物溯源(M2M)進行規範,並在相關行業中拓展(例如從「動物標籤」的感知擴展到「包括針對動物、農作物在內的商品拍照、食物掃瞄、物流定位、倉儲監控等綜合性感知),快速開展了綜合性的食品溯源(物聯網)業務。又如從車務通(M2M)到智能交通(物聯網)、從城管通(M2M)到智慧城市(物聯網),都是從M2M應用拓展到物聯網系統的實例。

    在從M2M應用拓展到物聯網系統的過程中,我們發現有幾點問題需要解決。一是低功耗的需求:物聯網終端(感知和網路)大都要求24小時上線又不需人工看管,因此對功耗有較高的要求。二是感測器需有標準介面:物聯網大規模的普及,需要大量介面統一、標準化的傳感終端。三是低成本高精度的終端設備:目前智慧醫療、智慧環保需求的感測器,價格過高且依賴於進口,嚴重阻礙物聯網的發展。四是資訊安全缺乏保障。五是資訊共享目前還難以實現。六是商業模式尚不明朗,這是影響M2M向物聯網方向發展最大也是最迫切的問題。



    北郵無錫感知技術與產業研究院副院長趙建碩:中國物聯網現況與趨勢

    由於國際金融危機,讓歐美各國把發展物聯網當做擺脫金融危機、實現經濟復甦和佔領全球競爭制高點的重要手段,中國也在溫家寶總理的宣示下,開始大力發展物聯網。

    以無錫為例,做為中國15個經濟中心城市之一,無錫在發展物聯網的各方面條件都很優秀,擁有南方微電子工業基地,其光伏產業和IC製造業位居全國第一,IC設計全國第三,軟件產業全國第五。在物聯網研發技術和人才方面,無錫擁有中國科學院、中國電子科技集團和北大、清華、北郵等國內知名大學,以及中國移動、中國電信、中國聯通等企業在此設立物聯網研發機構。

    硬體方面,無錫也在新區無錫(太湖)國際科技園、濱湖區經濟開發區和南長區傳感網高新園內,形成完整的物聯網產業體系。在物聯網產品方面有美新半導體、長電科技、華潤微電子等企業投入;2009年,無錫市物聯網企業實現總產值為人民幣220億元。

    在物聯網應用方面,無錫已啓動機場防入侵、感知環保、感知水利、感知電力等領域的應用,像是集防汛決策、水文監測、藍藻治理、湖泛處置和水資源管理等諸多水利科技於一體的「感知太湖‧智慧水利」管理系統,前不久才通過中科院的物聯網技術應用示範項目專家認證;無錫電信、無錫移動、無錫聯通等電信運營商也開始提供電力、交通、農業、環保等領域的物聯網通訊運營與服務。

    希望用大約5年的時間,將無錫市建設成為具有一流創新力的物聯網技術創新核心區、具有國際競爭力的物聯網產業發展集聚區、具有全球影響力的物聯網應用示範先導區,努力成為掌握物聯網核心和關鍵技術、產業規模化發展和廣泛應用的先導市、示範市,積極引領全國物聯網產業快速發展與應用。

    同樣看好物聯網的前景,現在上海也開始積極發展相關產業,嘉定區和浦東新區將成爲上海的物聯網產業基地與應用示範園區,事實上,上海世博會也已經運用多項最新的物聯網技術。

    而北京由於之前舉辦奧運的關係,在智能交通、城市網格管理等方面,已經有許多成功的物聯網技術應用,初步計畫用3到5年的時間,讓北京市物聯網產業規劃能基本成形,產生初步的產業鏈和產業群。

    另外成都也計畫到2012年,初步實現「三中心、兩基地、六體系和一高地」的3261戰略目標,讓全市物聯網產業規模達人民幣300億元以上。

    大唐電信科技產業集團總裁助理張志勇:TD-SCDMA技術與物聯網結合的思考

    無線移動通訊產業具有「代際升級」的特點,技術標準主導產業發展與市場競爭。2000年大唐電信集團向國際電聯提交TD‐SCDMA第三代移動通訊國際標準獲得通過(註:TD-SCDMA為中國自有的3G行動通訊標準),TD產業發展得到政府大力支持,目前已進入高速增長階段,截至2010年7月,已達1183.4萬用戶。

    物聯網概念的發展大致分為三階段,1998年由總部設立於美國麻省理工學院的Auto-ID中心主任Kevin Ashton首先提出,把RFID與感測器技術應用於日常物品中,即形成物聯網;2005年國際電訊聯盟(ITU)報告則表示,物聯網是透過RFID和智慧計算等技術實現全世界設備互連的網路;2008年IBM更進一步詮釋物聯網:把感測器設備安裝到電網、鐵路、橋樑、隧道、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,並且普遍連接形成網路。

    經過多年的演變,物聯網可說是帶來新的網路觀和資訊理論的突破,但是當前物聯網發展還需注意成本過高、缺乏共同的系統應用協定,以及獨立建設的傳感器網路沒有互聯,資料無法共用,導致投資效益發揮不足等三個瓶頸。

    中國的物聯網發展與世界基本同步,以TD為基礎的4G技術正角逐國際標準,更加促進物聯網發展。可以說,TD和物聯網的結合,將有利於推動經濟發展的轉型,並且加快科技創新。

    大唐電信集團的技術與產品,目前已經可以在煤炭行業、水利、數位化消防與應急指揮、農業、智慧醫療、智慧家居等方面獲得實際應用,特別是在前兩者的整體解決方案已經商業化。未來希望能夠與台灣科技界一起努力,依各自在TD技術和設計製造方面的優勢,實現優勢互補、價值共贏,共同推動物聯網發展。

    IBM艾曼登研究中心(Almaden Research)院士王雲:智慧地球與物聯網的前景

    2008年IBM率先提出「智慧地球」(Smarter Planet)的概念,而物聯網正是智慧地球的基石。美國總統歐巴馬更對之提出積極回應,並將之提升到國家級發展策略,列為振興經濟的武器之一。

    所謂的「智慧地球」,就是讓智能(Intelligence)貫穿於系統與流程之中。透過將感應器安裝到電網、鐵路、橋樑、隧道、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,並加以連接,形成所謂的物聯網,實現IT領域與物理系統的結合。

    物聯網可分為三大部分:感知層(Sensors & Actuators)、網絡層(Interconnection)和應用層(Models & Analytics)。感知層包含傳感器、攝影機、RFID等採集資訊的工具;網絡層則是負責傳遞資訊的網際網路及2G、3G等互連網路;應用層是分析完資訊後提出城市管理、安全監控等應用方案。如果將物聯網系統和人體做對照,人的大腦就好像物聯網的應用層,神經系統則相當於網絡層,神經細胞和肌肉就等於感知層。

    IBM認為,物聯網的發展將遠遠超過目前網際網路的運用,尤其是應用在智慧電網(Smart Grid)、智慧供應鏈(Smart Supply Chain)、食品溯源(Food Safety & Traceability)、智慧醫療(Smarter Healthcare)、智慧城市(Smarter City)等領域。

    舉例來說,IBM所謂的「智慧電網」,就是電力公司在一個廣泛的區域內,使用感應器、計量器、數位控制項與分析工具,即時自動執行、監視及控制整體運作(從發電廠到插座)的雙向能源流。電力公司可以將電網效能最佳化、預防停電、更快速恢復供電,還能讓消費者管理細至個別網路化電器的能源使用。智慧電網還可以納入新的永續能源,例如風力與太陽能發電,並與當地的輸配電來源互動或使用在電動車上。

    不過物聯網要繼續發展,還得先解決一些問題,像是標準的建立,目前物聯網相關設備的許多協定和標準,各國都沒有統一,造成整合上的困難與成本的增加。另外物聯網在電腦運算與分析資料上也會耗費龐大成本,不過這點利用資源共享的雲端運算便可以解決。最後還有教育上的數位落差問題有待克服。

    美國明尼蘇達大學信息科學系首席教授(前NSF Director)杜宏章:CPS的研發挑戰與影響

    所謂的CPS(Cyber Physical Systems,實體數位系統),可以說是整合了計算、通訊與控制於一體的下一代智能系統,注重計算資源與物理資源的緊密結合與協調,透過人與機器的交互連結和物理世界的互動,運用網路以遠程、可靠、即時、安全、協作的方式操控一個物理實體。

    在CPS研究上扮演重要角色的美國國家科學基金會(NSF)認為,CPS將讓整個世界互聯起來。如同網際網路改變了人與人的互動一樣,CPS將會改變我們與物理世界的互動。

    CPS與物聯網並不一樣,物聯網只是物與物之間的互連,CPS連結的不只是冷冰冰的機器,還包括活生生的生物。CPS涵蓋了小到智能家庭網絡,大到工業控制系統,乃至智能交通系統等國家級甚至世界級的應用,更為重要的是,它不僅是將現有的家電設備簡單互連,更是催生眾多具有計算、通訊、控制、協同和自治性能的設備。

    CPS技術可以應用在交通運輸、能源與工業自動化、醫療保健與生物醫學、關鍵基礎設備等許多方面,大大提升競爭力。

    根據美國聯邦公路管理局(FHWA)的統計,全美至少有七萬座橋樑有「結構缺陷」的現象,而CPS就可以應用在橋樑安全的監控和預防上,隨時收集資料進行安全監控,甚至進一步根據資料判斷橋樑是否危險。

    同樣地,CPS也面臨一些問題與挑戰,像是如何設計出更小更聰明的資訊收集設備?如何管理與維護收集來的龐大資料?如何將資料保存超過百年以上?如何在對的時間獲得對的資料?這些都是研發時必須面對與解決的課題。

    工研院產經中心副組長紀昭吟:物聯網的智慧服務市場

    處於物聯網時代,在產業經營方面,首先改變的就是許多行業的營運模式,就以使用行為的追蹤(Tracking behavior)來看,便讓汽車保險業變成以駕車行為、行經路線來計算費用,取代原本年齡/性別/居住地區的計算方式,實際反應駕車的風險。

    看好物聯網的前景,世界各國政府對物聯網的投入方向各有策略。像是美國歐巴馬政府便提出「智慧地球」概念,將新能源和物聯網列為振興經濟的兩大武器。歐盟在「i2010發展政策」中,著重於改善歐盟社會經濟問題。日本則有「i-Japan戰略2015」,著眼於電子化政府、醫療保健等領域。韓國則是以「u-Korea」為願景策略,重心為行動通訊、衛星通訊兩大類。中國更將物聯網列為「七大戰略新興產業」,視為經濟成長的最大引擎。

    未來物聯網的關鍵研發方向,在於安全可靠的應用平台、語譯技術、新型互動介面、自我整合、架構與維修能力、大眾接受度等。

    從服務創新性及技術前瞻性來檢視物聯網的發展趨勢,若以技術創新性為橫軸,服務前瞻性為縱軸,當服務前瞻性愈高(創新型應用),但技術創新性較低(延伸性技術)時,便符合前面所說的使用行為追蹤等產業(新服務);物聯網的未來發展趨勢,應該往服務創新性及技術前瞻性都高的全方位創新前進,例如自動駕車等自動反應。

    資策會網路多媒體研究所副所長馮明惠:台灣智慧生活聯盟發展與應用案例

    有鑑於全球都往便利、舒適、節能、健康的生活發展,2008年經濟部技術處與台灣新世代無線通訊產業研發聯盟共同成立「智慧生活聯盟」,在資策會網多所、工研院資通所與材化所,以及中科院等法人單位支援下,推動智慧生活科技,最終將台灣成功案例與價值鏈,推廣行銷到全世界。

    在經濟部技術處的支持下,工研院與資策會執行無線感測網路相關科技專案計畫,目前已有多項成功案例。像是資策會的「故宮文物狀態即時監控系統」,可確保監控環境的狀態,提供國寶級典藏品更完整的防護。另外資策會也技術輔導台北港貨櫃碼頭導入感測網路自動化作業系統,整體效率至少提升20%。而資策會研發的智慧化園區環境與節能控制方案,透過感測器偵測自然光線的強度,以判斷、指揮導入自然光與人工光融合專利技術的辦公室照明設備,自動調整光線強弱,不但能滿足照明需求,亦有效達成節能目標,預估全年用電將可降低至少15%。

    工研院則是將無線感測網路技術應用於災難感測、環境監控、橋樑安全監控系統等,並成功開發五大具國際競爭力之無線感測網路關鍵核心技術,完成全球首套實用化的居家無線感測DIY產品方案。至於中科院則著重於多元無線感知網路的整合方案,將無線通訊技術結合溫度、濕度、震動與氣體等感測器,以達成工業、保全與運輸等各大系統的監控相關運用。

    中華電信研究所副所長朱榮華:從雲端運算看物聯網

    電腦科技多年演進下來,近來最熱門的就是雲端運算(Cloud computing)。雲端運算是一種基於網際網路的計算新方式,通過網際網路上異構、自治的服務,為個人和企業用戶提供按需即取的計算。其特徵是虛擬化,而且是動態、易擴充的,透過網際網路提供海量資訊處理服務,使用者不必了解技術細節,也不需要相關專業知識。

    雲端運算的服務架構可分為三層:最底層是整合基礎設備的IaaS(Infrastructure as a Service,基礎架構即服務),再上一層是提供平台的PaaS(Platform as a Service,平台即服務),最高層則是提供軟體服務的SaaS(Software as a Service,軟體即服務)。

    中華電信配合政府政策,積極籌設四大中心:雲端服務營運中心、雲端運算測試中心、雲端運算研發中心、雲端服務體驗中心,希望與產業界一起帶動雲端服務的推展。

    而物聯網的商機無限,我們也利用網路結合雲端服務及物聯網,提供相關服務。像是「iEN智慧節能服務」,藉由iEN智慧節能雲端應用平台,可以有效協助客戶進行節能管理,節省電費。「i顧家智慧話機」服務,利用觸控式市內電話,就可享受居家監控、生活資訊及影音娛樂等服務。而結合了GPS、GIS及行動通訊網路的「智慧運輸」系統,除了可以讓計程車隊提高管理效能,也能廣泛運用在物流業、運鈔車隊等。單向防災通報則是為了因應現在氣候變化下,對人民生命財產危害很大的土石流、山崩等意外災害的緊急通報。



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