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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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以IoT為核心 創新軟硬體與系統生態

撰文/劉麗惠 圖片來源/法新社

向來為科技產業趨勢風向球的CES展圓滿落幕,不僅全球科技廠商爭相端出創新產品與服務,包括汽車產業、醫療設備、照護產業也在物聯網浪潮下加入參展陣容,端出各式各樣的智慧化產品與服務,為CES展帶來更不一樣的盛況,也進一步吹響物聯網時代來臨的號角。

年度全球最大消費性電子展CES(International Consumer Electronics Show)於2015年1月6~9日在美國拉斯維加斯展出,為全球產業揭開年度科技產業重點發展方向。為協助國內廠商深入掌握全球關鍵趨勢,工研院IEK於2015年1月15日舉辦「CES 2015展望產業趨勢」研討會,由直接前往CES現場觀展的多位產業分析師,解析今年CES展之中國際大廠的展覽重點、布局方向,以及各種創新應用,完整勾勒產業未來發展樣貌。

產業發展仍以IoT為核心

工研院IEK電子與系統研究組組長紀昭吟指出,2015年CES展覽廠商參展家數比2014年多出400多家,因此整個展覽更為豐富多樣。而一如2014年,2015年CES展仍圍繞在物聯網(IoT)核心之上,並且有更多應用場景(Use Case Scenario)主要以智慧汽車、智慧健康與智慧家庭應用為主。不過,不同於2014年,今年應用更多樣化、服務細緻度更高,此外,由於IoT為軟體與服務創新帶來很多可能性,因此今年展覽可見不少新創公司的智慧創新服務。


 


IoT多樣化 智慧生活再進化


紀昭吟觀察到,除了智慧汽車、健康照護等已經發展較為成熟的IoT應用,今年展覽IoT應用可見幾大值得關注的領域,分別為被稱為「drone」的無人系統(Unmanned System)、城市應用、運動應用與嬰兒族群應用等。


 


紀昭吟強調,「drone」的實現目前仍以空拍攝影為主,其次則是採用不具GPS但搭配感測器的設計模式,預估未來5年市場規模將超過10億美元,在商業發展上,各大廠商正積極將應用從商業用途驅動到消費市場,因此未來應用發展更具想像空間。展覽現場中由英特爾在專題演講上展示的RealSense,即為一個可協助業者開發多軸旋翼無人機的新科技,這類願景可期,更具智慧且安全的無人機產品,未來將對零售、物流應用帶來改變。


 


再看城市應用的發展趨勢,便民與安全為兩大重點,紀昭吟舉例,由BigBelly展示的太陽能垃圾桶,透過後端完整的管理系統,可同時兼顧垃圾車效率與民眾的便利性,目前已經在多個城市建置使用;又或者由富豪(Volvo)、愛力信(Ericsson)與安全帽製造商POC合作開發的汽車與自行車雙向警告系統,透過雲端服務提供行車資訊之外,也可警告自行車與汽車之間的安全距離。


 


在運動應用方面,2015年CES可見許多創新應用。例如,法國公司Connected Cycle推出智慧型自行車踏板,內建GPS、GPRS 與壓力感測器,能記錄騎乘的路線、速度,以及計算騎乘者上下坡所燃燒的熱量;另外,博世(Bosch)推出eBike系統,並以模組化配件提供給自行車製造商,協助製造商發展出讓騎乘者騎得更輕鬆,以及騎乘訓練的服務,創造自行車製造商的產品差異化;除此之外,索尼(Sony)在現場展示2014年即推出的網球感應器(Tennis Sensor),可進一步強化資料分析功能。紀昭吟表示,目前支援Sony Tennis Sensor的球拍廠牌數目持續增加。


 


在嬰兒族群應用方面則以解決特定問題導向為主,尤其是警訊提醒,紀昭吟舉例,Owlet展示的「嬰兒監控襪子」(Baby Monitoring Sock),可以偵測嬰兒心跳與呼吸,並根據相關數據進行警訊提醒;Slow Control的智慧奶瓶Baby Glgl,會適時提醒餵奶者正確的奶瓶角度,避免寶寶吸入太多空氣而感到不適。


 


從國際大廠布局看競爭趨勢


 


觀察整個展覽的廠商布局,紀昭吟將國際大廠的布局分成幾大類型,第一種是積極建立生態體系聯盟的設備系統業者,三星屬之。三星電子總裁兼首席執行長尹富根(BK Yoon)在CES展前以IoT為主題進行演講時宣布,該公司要在5年內將100%的三星產品都歸屬於IoT,並且將在2015年投入1億美元以上的資金經營開發者社群,顯示其打造IoT生態系統的決心。


 


紀昭吟分析,三星轉型成為IoT公司的主要策略有二,第一是運用終端優勢連結其他物件如形成服務體系,例如以智慧手錶Gears連結BMW i3汽車,用手錶即可將汽車從車庫開出來。第二,運用Smart Things拓展生態體系,並結合感測技術的開發,實現該公司的物聯網願景。


 第二類型業者是在自有產品上追求突破的設備系統業者,Sony與中國大陸品牌業者屬之。紀昭吟說,Sony今年展示的產品較沒有突破性技術,而是以提升使用者體驗為主,因此Sony展場有非常多的體驗館。至於中國大陸廠商則以展示高階規格硬體產品,主要是希望以技術創新與高階產品,提升品牌形象。


 


第三類型廠商為網路業者,愛立信屬之,該公司主要透過建立網路平臺與通訊系統,描繪各種智慧應用情境,例如發表Licensed-Assisted Access(LAA)無線技術,讓在高使用密度區域的LTE服務,減少干擾,進而提供更高穩定度的行動網路服務。


 


整體來看,在IoT發展之下,紀昭吟認為未來科技產業發展將朝3個方向驅動:首先,國際大廠多朝生態體系進行布局,不論系統設備業者、晶片業者皆希望建立大規模產業生態,加速提高市場占有率。由於大廠都轉為平臺業者,因此產業的競爭也進一步由平臺轉向開發者,產業活動多以拉攏開發者、舉辦競賽以爭取更多更好的創意進入體系,這將為新創公司帶來很多機會。再者,資料整合雖為服務提供的核心,但是整合硬體的展現仍占有關鍵地位。最後,過去廠商多著眼於資料的取得,但是在IoT帶動資料需求與規模持續暴增之下,未來將進入資料解讀與應用的新一波競爭時代。




關鍵晶片技術 掌握創新應用

工研院IEK跨領域研究群副總監兼科技應用與服務研究部經理趙祖佑指出,2015年是非常重要與關鍵的一年,首先是摩爾定律發表50年,整個半導體產業的關鍵指標,預期摩爾定律將持續。有趣的是,美國知名電影《回到未來》場景中的「未來」,時間點正是2015年,從2015年CES的展示科技與產品,可以發現電影場景中很多的科技都已經實現,如人機互動、3D顯示,會漂浮的滑板等,在2015年CES都已經看到實際或概念性產品,可見科技的發展空間真的令人難以想像。


 


深入從2015年CES展觀察未來科技產業的發展,趙祖佑歸納出4個技術趨勢與4大創新應用焦點。


 


趨勢:元件、感測廠各出奇招


近年來元件、感測器大廠積極布局IoT與穿戴裝置科技,相關成果不斷展現,包括高通、英特爾等都在2015年CES有精彩的展出。


 


首先來看英特爾,趙祖佑表示,英特爾執行長Brian Krzanich在CES展演說時以「The Next Consumer Technology Wave」為題,描繪出英特爾在「創新人機體驗」以及「萬物智慧聯網」的新發展方向,並且以RealSense揭示「3D」新互動時代的來臨。趙祖佑強調,透過英特爾的RealSense技術,可讓運算裝置的人機互動方式,從過去以鍵盤、滑鼠、觸控進行的平面輸入方式,轉而以手勢、人臉或身體其他部位進行3D形態的輸入,再進一步結合3D輸出,形成完整的3D解決方案。目前包括戴爾(Dell)、惠普(HP)、聯想、宏碁與華碩等都已經推出相關NB產品,而戴爾一款整合RealSense的平板更拿下今年CES創新獎。


 


再看行動晶片大廠高通,「高通以行動通訊技術與解決方案為核心,布局萬物互聯(Internet of Everything; IoE)時代的動作更加積極,」趙祖佑分析,跳脫行動裝置,高通進一步跨入布局智慧建築、智慧交通、智慧能源等智慧城市為主的晶片解決方案,例如,高通的QCA4002系列low-Power Wi-Fi晶片方案,可支援各種智慧家庭與聯網所需的應用情境。


 


晶片方案之外,高通也積極布局整個產業生態系,趙祖佑說,高通以AllSeen Alliance為主的智慧家庭方案已經超過100個成員,成員在創新應用上,主要以影音串流、三頻無線通訊、LED照明的整合為3大主軸。


 


再看感測技術廠商的布局,趙祖佑強調,創新感測技術持續提升,感測器廠商紛紛推出各種解決方案。例如,全球感測器與電子系統大廠博世(Bosch)展示的BME680,為全球第一個整合氣體偵測的環境感測器,可偵測氣體、壓力、濕度、溫度等環境生活空間的訊息與環境狀態,實現智慧生活的各種應用。再者,德國感測器元件廠商ZMDI推出非接觸式溫度感測器,透過金屬熱堆(Thermopile)技術可精準量測體溫或是各種物體的表面溫度。


 


在虛擬實境(Virtual Reality; VR)領域,趙祖佑從Augmented Reality Pavilion、Oculus展出的產品發現,智慧眼鏡將成為聯結實體世界與虛擬世界的重要橋樑,並以VR與擴增實境(Augmented Reality),連結數位訊息與實體訊息,發展出各種虛實整合的應用。


 


應用:智慧汽車、機器人與3D列印


憑藉各式各樣的創新技術,2015年CES的創新應用也令人眼睛為之一亮,趙祖佑觀察發現,包括智慧汽車、智慧機器人、3D列印等都是重點所在。


 


趙祖佑指出,近年來在CES展覽中,ICT技術應用於汽車領域的重要性愈來愈高,國際大廠、車電大廠、新創公司等無不以未來汽車作為重要創新的載具,包括汽車與環境的即時、無縫聯網,更智慧化的為駕駛者帶來更安全、便利與舒適的應用,大幅提高汽車的價值。


 


舉例來說,德國福斯(VW)展示的Golf R Touch採用非旋轉設計(Switchless Design)、智慧充電(Intelligent Charging)、行動連接(Mobile Connectivity)等科技,徹底顛覆人車操控的互動模式。另外,日本汽車電子大廠Denso展示的智慧眼鏡整合行車概念,可以解決駕駛疲勞與行車安全問題;在車與環境的聯結上,福特(FORD)執行長則提到,未來汽車將無法獨立存在,而是通過大數據分析將人、道路、環境與城市之間相互連結,包括人機互動、車外感測甚至家庭監控等應用。


 


在智慧機器人部分,趙祖佑引述英特爾的觀點指出,整合各種感測、即時運算、機械控制、雲端智慧等科技,可與人類深度互動的機器人,將徹底走向人們生活之中,為人類解決生活中的各種不便,而各種形態的智慧機器人預計將開創出許多創新應用。


 


在展示上,韓國家用機器人廠商Future Robot推出Smart Home Robot,結合各種環境與影像感測、智慧運算、雲端平臺等,在家中協助成員進行健康照護、生活排程,教育與娛樂服務、遠端監控等應用,甚至可以與人類進行情緒溝通,這類設備也可延伸到各種商場接待、廣告等應用。


 


再看3D列印,趙祖佑表示,3D列印在2014年CES展首次成為焦點,今年延續去年的氣勢,相關展覽仍受到相當程度的重視。從各種展出的產品可以發現3D列印的2大重點趨勢:首先,3D新材料的推陳出新,包括石灰、鐵質、楓木、銅質等新材料,促使3D列印不再只是侷限於玩偶、單色模型的產品開發;再者,3D生態體系愈來愈完整,可望加速3D列印未來的發展性。


 


總合2015年CES的新技術趨勢與應用焦點,趙祖佑強調,隨著國際晶片大廠未來將以自有技術為核心,鎖定物聯網與無所不在的智慧為發展方向,包括智慧汽車、機器人等應用將更為成熟,未來科技廠商都應掌握物聯網的長尾創新,由下而上創造出下一波市場新革命。




智慧終端應用與智慧聯網前景

探討完上游晶片與感測器技術與應用發展趨勢之後,工研院IEK電子與系統研究組產業分析師葉恆芬進一步針對終端裝置看科技產業發展趨勢,並且深入探討備受矚目的智慧家庭發展趨勢與廠商布局方向。


 


2015 CES終端發展4大趨勢


相機將成智慧型手機競賽重點:今年展出產品在畫素方面漸確立以1,300萬畫素為主流,其他高規格功能也更多,例如,InFocus M530具備光學防手震與雙色補光燈功能;華碩ZenFone Zoom具備全球最薄光學變焦功能;HTC 826主打夜景自拍功能。葉恆芬分析,照相規格功能提升,將牽動影像感測器、光學防手震(OIS)等零組件供應鏈的上游需求。


 


日韓系大廠布局開放終端平臺:葉恆芬指出,LG提出「創新打造更好的生活」概念,以WebOS建構開放平臺,打造物聯網終端生態體系,並宣布與GoPro、Netflix等廠商就智慧電視合作;另Sony則是聚焦智慧穿戴經驗(Smart Wear Experience),將終端策略從硬體銷售轉為布局開放平臺,如以智慧手機為中心,推出更多周邊利基型穿戴產品如Sony Smart Watch 3。另2014年CES展Sony發表服務平臺LifeLog,在2015年已從概念性產品,進一步藉由開放應用程式介面(Application Programming Interface; API)擴大合作,建立自有生態體系。


 


穿戴裝置不再限於手錶手環:葉恆芬表示,從今年展出可以發現,穿戴裝置消費市場趨於多樣化,健康管理以外的應用推陳出新,例如兒童保護、睡眠管理與事件追蹤等。在產品設計上,走向極致工藝且注重使用者體驗。此外,產品形式不再侷限為手錶或是眼鏡,諸如貼片、首飾、衣服與頭盔等形式產品紛紛出籠。


 


例如,法國Emoita的智慧皮帶,可以自動調整鬆緊,還有變胖通知、腰圍記錄與運動提醒等功能;日本戒指Logbar為一款具備手勢輸入的智慧戒指;美國NeuroMetrix Quell的智慧撒隆帕斯,以神經刺激技術,發送小幅電流刺激大腦發送訊號,釋放鎮痛劑;XelfleX的智慧衣透過建立3D運動模型,記錄步伐、卡路里,並且會自動加溫。


 


智慧手錶缺乏殺手級應用:智慧手錶發展趨勢上,從今年展出可以發現,智慧手錶目前仍以做為手機的訊息通知中心為主,電池續航力問題也有待解決。葉恆芬分析,過去穿戴裝置發展受到電池續航力短、體積外形大且笨重的限制,尚未大量普及,因此今年參展廠商以解決這兩大問題的產品為主,例如聯想的Vibe Band VIBO以E-INK技術發展顯示螢幕,藉以減少耗電;Misfit則與Swarovski合作發表太陽能充電智慧手環,解決充電問題。不過,從廠商目前展出的產品來看,技術仍然有待持續突破與改進。


 


智慧家庭仍為展覽焦點


 


由於智慧家庭規模持續擴大,延續往年CES展,智慧家庭仍是許多廠商的聚焦之處。葉恆芬引述市場調查機構Strategy Analytics的報告顯示,2014年家庭自動化市場規模將達到170億美元,未來兩年更將以每年19%的成長速度攀升,根據廠商的展出內容來看,目前智慧家庭正朝幾個方向發展。


 


大廠競逐智慧家庭平臺霸主:葉恆芬指出,目前智慧家庭平臺霸主尚未出現,各大廠商都在擴大生態體系上努力,以增強市場影響力。例如,高通力推Allseen聯盟,目前已經有112家會員,在具體成果上,高通今年以Alljoyn為訊息平臺,發布第一版Alljoyn Gateway Agent閘道器軟體。至於英特爾則成立OIC聯盟,會員包括三星、海爾、戴爾等大廠。另外,三星藉由2014年併購的SmartThing,在CES展上推出新一代智慧家庭開放平臺,未來三星將以新產品、感測器、第三方設備協同功能,以及付費加值服務為4大主軸,拓展該公司在智慧家庭的版圖。


 


產品及服務破碎化有解:過去智慧家庭服務分門別類、各自為政,因此有標準不統一所造成產品與服務破碎化現象,如今隨著愈來愈多設備及業者加入市場,標準不一問題凸顯,因此廠商紛紛投入資源解決此一問題。葉恆芬表示,今年展場出現更多智慧家庭整合型管理平臺,這些平臺支援各式通訊協定,協助用戶利用智慧手機管理各種物聯網設備,讓智慧家庭產品與服務得以整合。例如,Green Wave Systems推出Home2Cloud平臺,可將家中不同設備都串聯,家庭成員可使用統一儀表板操控各種設備。


 


Apple HomeKit智慧家庭生態體系:葉恆芬強調,儘管Apple沒有參加CES展,但是Apple於2014年WWDC揭露iSO 8.0平臺應用將以智慧家庭、健康與支付為3大主軸,因此2015年CES出現眾多支援Apple HomeKit的周邊產品,顯示Apple HomeKit智慧家庭生態體系加速完善,包括GridConnect智慧插座、智慧車庫門鎖、iDevice食物溫控器、Elgato Hub+感測器方案,都讓智慧家庭的應用更具創新與多樣化。




智慧健康照護產品與應用發展趨勢

隨著雲端與巨量資料的到位,智慧健康產業快速興起,包括感測裝置、雲端服務連結等成為提供健康照護與醫療的智慧化解決方案。工研院IEK生活與生醫研究組副組長張慈映,從2015年CES展提出智慧健康產業發展的6大主軸,分別為:一、健康照護服務模式推陳出新,並從數位化、行動化等個別技術思維,轉變為聯網健康(Connected Health)的整合性思維;二、掌握目標族群,提供客製化服務,依據需求設計並提供產品與服務,包含重視運動之健體族群、重視養生與照護之中高齡養生族群、重視美麗與體態管理之健美族群,以及育兒安全與保健需求之健育族群;三、不侷限於個人,強調與智慧家庭的整合,隨著智慧家庭技術實現,個人健康也將與家人串聯(Family centered care),不僅是在家族病史與生活型態的連結,也透過連結增加資訊分享與關心互動來提升意願;四、消費者體驗非常重要,界面設計要人性化,可縮短學習曲線,增加使用意願;五、整合大數據,透過歷史資料的運算模擬分析,提供預測與預防效益;六、從單一設備走向生態體系(Ecosystem)的建立,透過系統化思考,帶動產業聯盟合作的跨整合趨勢。


 


健康照護產品3大次系統


 


進一步觀察2015年CES中的健康照護相關產品與服務,張慈映歸納出3大次系統,分別為硬體設備、軟體介面與數據平臺,並強調這3者整合對健康照護服務的加值缺一不可。


 


在硬體設備方面,主要以穿戴裝置透過各式感測器組合運算,提供使用者客製化參數與參考建議,可以應用在運動健身、體重控制、基礎體溫、睡眠分析等方面,藉以創造價值。以運動健身為例,GYMWATCH Sensor可精確量測移動方位與強度,並提供即時的個人化運動訓練,以協助使用者完成適當的練習與最佳效果。Beddit的睡眠監控器(Sleep Monitor)會在使用者睡覺時偵測靜態心率,了解睡眠者恢復期與壓力期的數據指標,以及量測呼吸頻率獲得夜晚打呼狀況,藉以分析睡眠時間、睡眠品質,提供個人睡眠建議。


 


在軟體介面方面,張慈映發現,為提高使用者體驗,提升使用意願,軟體介面設計的好用度增加,並且不乏廠商積極透過開放式API介面串接平臺,藉以擴大與合作夥伴的聯盟,共同開發App。例如,Jawbone強調really function,設計重視美觀與人因工程,提升產品與系統介面與功能,提升消費者生活品質,目前該平臺已經有超過2,500個Apps。


 


數據平臺方面,張慈映指出,為建立產業生態體系,提供使用者更完整解決方案,平臺廠商大舉崛起,與Google、Apple健康管理平臺相對的創新應用,成為本次CES展覽焦點之一。除此之外,各大廠商也積極透過聯盟組成,推動整合平臺,例如三星、英特爾、戴爾等公司組成開放互聯聯盟,希望加速建立標準;還有Google旗下Nest試驗室宣布成立物聯網聯盟Thread Group,加盟成員包括三星、安謀(ARM)等業者。


 


加值創新策略思維 贏占商機


 


透過硬體設備、軟體介面與數據平臺的發展,將可促成更多加值健康照護服務的發展。例如,智慧藥盒公司medissimo的Imedipac smart pill box,除具備用藥提醒之外,並可與後端服務生態體系整合,達到用藥安全不出錯,或是與藥局與物流業者連結,實現專人送藥到府,回診可把用藥記錄提供給醫師的各種智慧應用。


 


有鑑於智慧健康市場漸趨成熟,系統廠商積極透過跨業合作發展更多加值服務,Qualcomm Life即整合藥品數據與零售市場,與在全美國擁有8,200家店的第一大藥局Walgreens合作,讓Walgreens會員透過App即可將量測數據傳輸到高通的2net平臺參加健康計畫追蹤成效,如此就有機會獲得點數作為獎勵,藥師也可取得會員的相關資料,對病患進行遠距照護服務。


 


綜觀CES展針對健康照護的最新趨勢,張慈映認為,未來廠商布局市場可深化幾大策略思維面向:一、創新歷程納入消費者需求,產品設計重視消費者人因工程與偏好;二、販售產品朝向整合軟體與服務整合,從硬體獲利思維到透過軟體與服務創價;三、老人概念出局,時尚與健康風潮漸起,重視品味與設計,提升競爭力度與消費者接受度;四、消費者對於科技應用概念日漸提升,善用數位平臺(Digital Coaching),創造典範移轉機會;五、資訊加值與預測的創價契機,提供專業建議與客製化服務,增加消費者黏著度;六、運用雲端巨資平臺,提供整合方案建立開放平臺,透過合作與試驗,發展創新營運模式;七、連結生活型態與既有生態體系跨業整合創價,以營運模式角度規畫與收費。


 


總的來看,隨著萬物互聯時代的全面來臨,2015年CES展更進一步脫離以智慧型手機等消費性產品為主軸的樣貌,朝向發展更多元、更寬廣智慧化應用的路途邁進,不管是各種形態外觀的穿戴裝置產品,或是智慧汽車、智慧家庭、智慧健康、無人機器等各種領域的智慧應用發展,都為未來科技世界的樣貌標識出更不一樣的輪廓,也為科技產業以及其他產業融合科技的發展,往前推進一大步。






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