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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

292期2016年02月號

出版日期:2016/02/15

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世代演進下的多元載具 技術進化與創新應用

撰文/劉麗惠 圖片來源/美聯社

2016 ICT產業10大關鍵議題。
2016 ICT產業10大關鍵議題。

進入新的一年,工研院按照慣例提出「2016年10大ICT產業關鍵議題」,包括多元創新載具與多元市場、協同共享、線上影音、網際安全、網路虛擬化、頻譜分配、系統垂直整合、車用半導體、機器學習與機器視覺等,這些元素將使2016年的ICT產業呈現更劇烈的變化,臺廠應該謹慎布局,才能創造新契機。

走過2015年的景氣低迷,2016年全球經濟仍將在高度不確定中前行,ICT產業前景更是顯得詭譎多變,臺灣必須掌握最新ICT科技趨勢,才能因應變局,開創新契機。工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)發表的2016年10大ICT產業關鍵議題,可做為未來一年政府與產業界推動ICT科技的方針,藉以提升臺灣ICT產業在全球市場的競爭力。

工研院IEK主任蘇孟宗指出,因應科技的推進,多年前工研院IEK就開始針對最新科技與產業趨勢發表年度10大ICT產業關鍵議題,從2014年「智慧無所不在」(Smart Everywhere),到2015年以IoT為主軸的「物聯創新啟動」(Smart Ready, IoT Go),到今(2016)年全球ICT產業呈現「Big Mesh! 多元載具,群雄崛起」的樣貌,ICT主流載具將發生很大的變化與演進,形成多元載具、多元市場的產業型態,進而影響整個產業鏈的技術革新與應用模式。

蘇孟宗進一步解釋,2016年ICT產業將以物聯網世代為基礎,朝智慧機器世代發展,而世代演進所需要的各種關鍵技術需求將大爆發,包括感測與辨識、機器學習、網際安全、網路功能虛擬化等技術的演進,促使創新載具不斷被開發出來;而包括穿戴裝置AR/VR、無人車、無人機、機器人等創新載具將使更多創新應用變得可行,進而衍生出更多元型態的協同經濟與商業模式,引領人類朝向更智慧化的程度發展,環環相扣之下,預期2016年ICT產業將呈現以下發展趨勢。

關鍵議題一:創新載具多箭齊發,ICT產業邁入多頭發展

工研院IEK組長紀昭吟指出,2016年初,Google市值再一次超越Apple,顯示Google攜手全球硬體廠商朝多元化發展的路線,顯然是對的方向,也代表著未來創新載具將持續往前推進,促使ICT產業加速朝多頭方向發展。

紀昭吟進一步分析,2015年物聯網時代正式來臨,無所不在的運算感測形成多元智慧空間,以此為基礎,自2016年~2020年全球ICT產業將走向智慧機器時代,人工智慧將全面普及,包括無人車、無人機、機器人等能自主判斷、學習的機器將大量出現。IEK預估,2016~2020年VR穿戴裝置、無人車、無人機與智慧機器人四大創新載具的全球市場年均複合成長率(CAGR),將分別達到115%、134%、38.3%、10.7%,呈現高度成長樣貌。

紀昭吟也提到,2016美國消費電子展(CES)中,傳統運算與行動裝置的展區縮小,而穿戴裝置、智慧汽車、無人機等廠商展場面積大幅增加,顯示ICT產業發展重點已經從智慧行動裝置轉向各種創新載具,包括VR穿戴裝置、無人車、無人機與智慧機器人等,都是國際大廠爭相投入的重點,Google、Apple、英特爾(Intel)、IBM與微軟(Microsoft)等均已布局這些創新載具的關鍵技術領域,或是推出相關產品與服務。

紀昭吟最後強調,未來各種創新載具均將基於物聯網、機械、自動控制、人工智慧、機器學習、機器視覺等關鍵技術,持續往前推進,而國際大廠在掌握關鍵技術之後,開始多角化發展各種垂直應用市場,滿足物聯網時代少量多樣的市場型態,預期未來ICT產業的發展也將從少數主流裝置的激烈競爭,轉為多種創新載具的多頭發展。其中,AR/VR載具將在遊戲、訓練與體驗上發揮;自動駕駛技術將滲透到私人車與公共運輸,並與物聯網場域緊密結合;無人機則在企業應用上發展,如物流、農業、建築業等;機器人則在家用、商用與工業市場快速發展。

值得一提的是,創新載具的發展,也使部分關鍵技術的重要性開始浮出,如機器學習、感測器與機器視覺、網路虛擬化、網際安全等,都變得更為重要。同時,新的載具與技術也將蛻變出許多新型態商業模式與服務,如共享經濟、虛實整合與線上媒體等,都不容忽視。再者,載具與應用的多元化,也進一步衍生出頻譜分配議題,諸此種種都將持續牽動後續ICT產業的發展。

無人機將使更多創新應用變得可行,進而衍生出更多元型態的協同經濟與商業模式,引領人類朝向更智慧化的程度發展。
無人機將使更多創新應用變得可行,進而衍生出更多元型態的協同經濟與商業模式,引領人類朝向更智慧化的程度發展。

關鍵議題二:協同共享以雲端大數據為後盾,主導產業市場走向

2016美國消費電子展(CES)中,各大車廠發表更加創新的無人車款。
2016美國消費電子展(CES)中,各大車廠發表更加創新的無人車款。

在ICT產業邁向多頭發展之際,在應用層上,以雲端、大數據為基礎的協同共享經濟,儼然成為主流趨勢。工研院IEK副總監兼經理趙祖佑指出,2015年協同共享經濟席捲全球,各國政府、科技大廠、傳統服務業、電商、新創公司等,無不以協同共享概念,驅動創新服務與創新經濟,加速顛覆傳統供需價值鏈模式,新的產業生態鏈逐漸形成。

綜觀全球協同共享商業模式,工研院IEK歸納出幾大特點,分別為:少量多樣客製化、P2P橫向生產整合、縮短供應鏈、企業營運轉向分散式管理、零邊際成本效益、浮動價格、重視可分享再利用的商品價值等。例如,崛起神速的Uber、Airbnb、Lending Club等,都具備上述特性,顛覆性的創新商業已使這些公司市值破百億美元,並且正快速在全球市場被複製,衍生出車輛租賃或共乘、旅宿服務、物流快遞、人力支援、家務打理、乾洗服務、料理送餐、金融交易、醫療照護、教育學習等各式各樣的創新協同商業服務。

「不過,協同共享的成功商業模式,其背後的關鍵技術才是擴大市場規模、衍生應用及永續經營的核心基礎。」趙祖佑分析,協同共享商業模式正大量運用雲端運算、大數據資料分析,再融合GPS、iBeacon、AR/VR、生物辨識、生理量測等感測辨識技術,藉以創造虛實整合(O2O)體驗與點對點(P2P)效益,進而大幅改變全球企業營運模式與大眾消費型態。

當然,協同共享平臺的發展也顯得至關重要,IEK預估,2016年全球將超過10,000個協同共享平臺,年成長率達25%,而未來協同共享平臺發展將以四大核心為主,分別為:一、蒐集、分享並分析群眾智慧;二、關鍵技術與商業模式雙重創新;三、開放式API或雲端開發環境;四、厚植大數據應用分析庫。以此四大核心為方向,趙祖佑認為,未來臺灣廠商可試著發展各種開放架構的新興裝置關鍵模組,用以建構協同共享平臺的開發環境,搶攻協同平臺商機。

關鍵議題三:線上影音晉升主流,各類行動直播服務崛起

Airbnb的創新商業型態,正快速在全球市場上被複製。
Airbnb的創新商業型態,正快速在全球市場上被複製。

同樣屬於應用層趨勢,線上影音服務正席捲全球,並且受到很大的矚目。IEK的資料顯示,全球智慧聯網裝置滲透率持續攀高,2013到2014年之際,美國與中國大陸市場網路廣告已超越電視廣告,躍升為主流媒體,預估2016年臺灣包括行動與網路的新媒體廣告量將達到新臺幣320.8億元,較包含有線電視及無線電視的電視廣告254.1億元來得高,顯示新媒體也將正式成為臺灣市場最大的廣告市場,晉升為主流媒體。

「未來線上影音的發展趨勢將加速成長,」趙祖佑分析,伴隨4G用戶持續擴大,智慧行動裝置觀賞影音的速度更快、體驗更佳,並更能夠提供即時線上直播、互動等功能,提供消費者絕佳的觀看體驗,將促使行動影音快速崛起,新興OTT業者發展更為加速,而電視臺、內容業者等傳統影音服務業者在傳統電視市場受威脅之際,也正快速轉向新媒體發展。

IEK預估,2016年新興線上影音服務將大放異彩,包括直播互動、影音觸動網路購物等應用市場將持續擴大,全球影音平臺領導業者也將運用大數據(Big Data)分析,更精準掌握用戶喜好,又或線上直播演唱會也將由免費觀賞創造粉絲習慣,醞釀付費觀賞的可能性。未來臺灣相關業者如要贏得影音商機,必須掌握「創造體驗」與「掌握數據」兩大主軸,並以互動力、內容力、即時力、行銷力、數據力與社群力等六大元素,加速創新產品與服務。

關鍵議題四:聯網裝置通訊協定趨於整合,網際資訊安全防護難度漸增

隨著共享經濟、線上影音與物聯網的蓬勃發展,資訊安全的重要性日益提升。趙祖佑指出,自2014年開始,全球物聯網相關開放聯盟競相成立,例如英特爾、三星、戴爾主導的「開放互連聯盟」(Open Interconnect Consortium; OIC)成立,對整個產業帶來很大的推動力,再加上Apple發表HomeKit、晶片大廠ARM發表mbed OS,以及2015年Google發表Brillo等,都顯示出物聯裝置通訊協定整合已是必然趨勢。

隨著大廠力求無障礙的資料互通機制,資訊安全的防護難度漸增,大廠無不積極對此加以著墨。舉例來說,ARM於2015年藉由併購Offspark,整合其嵌入式傳輸層安全性(TLS)技術於mbed OS中,藉此彌補其Cryptobox技術對安全執行和儲存的缺點。趙祖佑認為,今日駭客攻擊模式更加複雜且更具針對性,銷售端點惡意軟體的功能升級,可針對任何終端裝置或設備發動攻擊;此外,聯網產品雖快速推陳出新,但卻缺乏完善安全機制,也易使裝置和資料曝露於危險中。Gartner發表的報告即顯示,2020年物聯網裝置將增加至25兆臺以上,但是多數設備安全機制仍然不足。

IEK指出,2015年包括卡片、支票、自動化票據交換等各式非現金支付系統,因遭駭詐騙損失金額達160億美元;另外,全球因行動安全事件損失超過10萬美元的公司占70%,超過50萬美元的公司占20%。

由於物聯網、大數據應用所導致的資安漏洞,正對民眾造成金錢損失,甚至威脅民眾的人身安全,資安議題受到更大的重視。因此,臺灣ICT業者在物聯網裝置產品研發階段,就應與資安防護專業廠商合作,將資安設備或系統納入產品之中;而物聯網裝置使用端的企業應該加強員工的資安知識,成立資安專責單位並設計相關管理規範,避免因資安問題遭受損失。

關鍵議題五:網路虛擬化當道,NFV驅動開放網路

Apple發表的HomeKit,顯示出物聯裝置通訊協定整合已是必然趨勢。
Apple發表的HomeKit,顯示出物聯裝置通訊協定整合已是必然趨勢。

進一步觀察通訊層的最新趨勢,網路虛擬化無疑是2016年最重要的議題之一。工研院IEK計畫副組長楊瑞臨指出,因應雲端、物聯網及大數據時代來臨,傳統電信業者紛紛加強部署基於開放式創新的網路功能虛擬化(Network Function Virtualization; NFV)技術,包括美國的AT&T與Verizon,英國電信(BT)與日本的NTT Communications等全球重要電信營運商,皆緊鑼密鼓從事NFV網路試驗,藉此節省部署成本(CAPEX)與維運成本(OPEX),加速服務上市時程,提升應變能力,以加強自身對抗OTT網路業者的競爭力。

在國際主流營運商大力推動NFV之下,將對整個網路生態帶來影響,進而引爆相關商機。IEK預估,2016年將有更大規模NFV利基型部署,包含NFV硬體、軟體和服務產值將達到34.5億美元,年複合成長率49.8%,2019年產值更將成長五倍之多,其中營運商在軟體的投資將大於伺服器、儲存及交換器等硬體設備。

楊瑞臨分析,現階段NFV技術主要以開放原始碼的形式推廣,這使得NFV發展朝多方向驅動,包括:網路環境朝開放與軟硬體分散化發展;安全的連線將是NFV網路重要基礎;發展NFV必須將介面標準化,才能融合不同來源的NFV。在應用面,NFV主要包含資料中心與雲端、行動網路以及家庭接取網路三大應用,包括虛擬內容傳遞網路(vCDN)、虛擬核心網路(vEPC)以及虛擬用戶端設備(vCPE)等,都將湧現相關商機。

從技術面與應用面來看,楊瑞臨建議國內網通業者,應合作發展NFV軟硬體整合,晶片、ODM、品牌與電信業者都應該以更開放的態度合作,力求帶動我國網路通訊產業轉型,創造新的商業契機。

關鍵議題六:WRC-15頻譜決議下,物聯網和無人駕駛航空器發展有利有弊

2015年11月在日內瓦舉辦的「世界無線電通訊大會」(World Radiocommunication Conference 2015; WRC-15)中,各國政府進一步針對行動寬頻通訊、公眾安全及緊急救難通信(Public Protection and Disaster Relief; PPDR)、搜索與救援、無人駕駛航空器及無線航空電子系統、道路交通安全等頻譜分配等達成相關決議,有助於未來通訊應用服務的發展,值得臺廠高度矚目。

首先,WRC-15規劃行動寬頻、PPDR所用的頻譜,與全球幾個物聯網陣營所欲採用的頻段可能重複,值得後續高度觀察。IEK預估,1GHz以下頻段若能廣泛應用在各垂直市場與智慧城市之上,將可帶來設備規模經濟;其次,WRC-15決議未來將針對無人駕駛航空器進行全球共通標準制定,並確保可用於全球監管條件之中,此決議將有助於無人駕駛航空器的使用合法性,進而帶動無人駕駛航空器的銷售與發展。

再者,在高頻(6GHz以上)議題上,WRC-15也將在三年之後的WRC-19會議上,討論頻段確定在24GHz以上,故未來至少兩年內,高頻相關議題對於產業的發展將不會有立即明顯的影響。不過楊瑞臨強調,長遠來看,高頻的重要性仍在,臺廠仍需對高頻技術的開發多所了解。

關鍵議題七:半導體垂直應用興起,系統廠商布局向上整合

近一年來競爭相當激烈的全球半導體產業,也有許多關鍵趨勢,其中垂直應用興起不容臺廠忽視。工研院IEK系統IC與製程研究部經理彭茂榮分析,2015年全球晶片供貨統計,出現整合元件製造業者(IDM)整體業績表現勝過無晶圓廠(Fabless)IC設計業者的情形,這是過去25年來的第二次,關鍵因素在於IDM大廠三星(Samsung)捨棄高通(Qualcomm)的產品,改用自家Exynos應用處理器,使得原本應該是由無晶圓廠IC業者(Qualcomm/CSR等)取得的營收,落入IDM廠口袋中,高通的2015營收比起2014年更衰退達17.4%。

彭茂榮進一步指出,這樣的數據顯示,物聯網應用正加速帶動垂直整合的趨勢,如今系統廠商無不積極強化晶片領域的主導權,尤其蘋果開發行動處理器的成功模式,已使蘋果行動處理器占晶圓代工整體營收相當重要比例,帶動手機廠商如三星、LG、華為與小米等開發自主AP晶片的風潮。

因此,僅管臺灣半導體產業仍具備很高的競爭力,2015年產值已經達到2.3兆,成長率2.3%也高於全球,但是未來在全球半導體生態系改變之下,臺灣IC設計業產品因多集中在通訊領域,勢必會受到不小的影響。彭茂榮認為,因為出貨量夠大的系統商自行開發IC,才具規模效益,因此臺灣廠商因應之道原則有二:第一,IC設計廠商在架構不變動情況之下,除提供標準型產品之外,可考慮出特定應用IC(ASIC)給大客戶;第二,由於智慧型手機的成長趨緩,臺廠可另闢新應用,例如車聯網、健康醫療、智慧家庭等,都是不錯的選項。

未來ICT產業發展也將從少數主流裝置的激烈競爭,轉為多種創新載具的多頭發展,其中,AR/VR載具將在遊戲、訓練與體驗上發揮。
未來ICT產業發展也將從少數主流裝置的激烈競爭,轉為多種創新載具的多頭發展,其中,AR/VR載具將在遊戲、訓練與體驗上發揮。

關鍵議題八:汽車科技持續創新,半導體產業紛推車用專屬晶片

全球在包括卡片、支票、自動化票據交換等非現金支付系統上,應與資案防護專業廠商合作,將資安設備或系統那入產品之中
全球在包括卡片、支票、自動化票據交換等非現金支付系統上,應與資案防護專業廠商合作,將資安設備或系統那入產品之中

在各種新興半導體應用之中,汽車電子應用領域無疑最具潛力,工研院IEK預估,汽車電子系統市場未來成長力道最佳,2014~2019年均成長率約6%,至2019年市場規模可達1,680億美元。而隨著汽車越來越智慧化,汽車電子在一臺新車的成本占比也越來越高,2010年為35%,未來上看50%,在此成長趨勢之下,未來平均每臺汽車的半導體內含量金額也持續攀升,到2018年將達610美元。

有鑑於車用半導體市場快速成長,除了美、日、歐傳統車用半導體大廠之外,近年來包括英特爾、三星、高通與nVidia等都紛紛推出專屬車用IC,搶攻市場。另外,LG電子也已與通用汽車結盟,提供Chevrolet Bolt電動車的關鍵零組件與模組,現代汽車也打算自製自駕車的電腦運算處理IC與感測器,顯示出市場的熱絡狀態。

進一步觀察車用半導體發展趨勢,彭茂榮分析,從CES 2016九大車廠推出的最新概念車款,可以發現未來汽車將走向智慧化、自動化、電動化與共享化,不論是手一揮就自動停車、出門時利用手機遠端打開車庫門並啟動汽車引擎、家中電視可以看到汽車資訊、快到家時可在車上遙控家中電器等,都顯示出智慧汽車已是智慧家庭的延伸。

因此,若從智慧家庭角度來思考智慧汽車的角色,將重新翻轉汽車的定位,彭茂榮認為,當汽車被視為居家的延伸,將激盪出更多新的產業合作契機與物聯網商機,是以未來半導體廠商在發展相關產品時,不能只是強化規格,而是必須同時思考家庭與汽車之間的連結,力求建立更宏觀的生態圈,才能推出符合使用者體驗的產品,在未來汽車半導體供應鏈中占有一席之地。

關鍵議題九:感測器軟硬體整合,點燃機器視覺市場成長引信

在零組件領域,則以機器視覺技術與應用市場成長最為可期。工研院IEK零組件研究部經理林澤民指出,近期以光學影像為基礎的影像辨識技術相當火紅,包括Apple、Oculus、Microsoft、Intel、SONY均收購許多頭戴顯示器相關影像辨識廠商,持續開發更先進的技術,點燃具備特殊演算法的機器視覺(Machine Vision)市場成長引信。

「機器視覺技術主要讓機器擁有人眼般的視覺能力,且能識別與探索環境。」林澤民分析,不同於一般影像感測,機器視覺不僅能擷取畫面,還能識別畫面內的物品種類、形貌、距離、移動方向等,並透過整合可見光、雷達、雷射、紅外線等各種感測器,結合特殊演算法,能提供圖騰辨識、人臉辨識、手勢辨識、產品檢測、環境探索等,因此可以實現更智慧化的應用服務。

具體而言,機器視覺早期多應用於工廠自動化的光學檢測,近年隨著技術進展,機器視覺技術已擴大應用範疇,包括自動駕駛車、無人機、機器人、AR/VR為四大主力應用。工研院IEK專案經理侯鈞元指出,自動駕駛車或智慧車均可運用機器視覺進行道路與車況的辨識,讓行車更智慧化;無人機則藉機器視覺提供廣大區域搜索,或建築物3D掃描與建模等產業應用;機器人則將機器視覺應用於影像判斷,如判斷客戶情緒,進而提供針對個人需求的客製化服務,或在工廠內提升製造效率;AR/VR頭盔也因機器視覺技術更提升實用性。

在應用範疇持續擴大之下,機器視覺產業結盟與生態系將加速往前推進,林澤民認為,首先將帶動光學影像感測業者、影音訊號處理業者、專屬演算法業者、專屬作業系統業者、消費性物聯網系統業者、工控物聯網系統業者更廣泛的合作,其次特定應用領域將形成完整系統解決方案與生態系。

微軟(Microsoft)推出Office 365,將整合車輛的資訊系統,能夠在安全駕駛的同時,同步處理商務資訊。
微軟(Microsoft)推出Office 365,將整合車輛的資訊系統,能夠在安全駕駛的同時,同步處理商務資訊。

關鍵議題十:機器學習技術應用廣泛,為下世代科技發展之基礎

機器視覺技術之外,機器學習(Machine Learning)技術的廣泛應用,更將深刻影響下世代科技的發展,不容臺灣ICT產業小覷。林澤民指出,Google運用機器學習技術已久,其Gmail、Google Photo、Google Play,甚至無人駕駛車等產品均已導入機器學習技術,而隨著2015年Google開放自家機器學習系統Tensor Flow,提供所有人免費使用與訓練該演算法,將加速機器學習技術的推進。此外,除了Google,其他大廠也陸續開放機器學習平臺,並收購擁有機器學習技術的新創公司,更可預見機器學習發展可期。

由於機器學習的應用範疇廣大且契合下世代科技發展所需,因此未來許多應用領域都將運用到相關技術,而科技大廠則將建立自己的機器學習系統以滿足自家產品所需。「不管如何,未來機器學習都將在ICT產業發展占有一席之地,臺灣產業勢必需要擬定相關策略以因應未來發展。」林澤民強調,由於機器學習技術的開發難度偏高,廠商若自行研發,可能需長期投入才有可能獲得具體成果,因此臺廠若資金充裕,可考慮收購國際技術團隊,若資金不足則可直接運用國外的機器學習平臺。

綜觀來看,走過2015年的物聯網發展年,2016年全球ICT產業的變異將持續加劇,臺灣ICT產業必須加速從個人與行動運算,加快腳步發展下世代技術與應用,從少數載具轉往多元載具,將目標市場從消費市場轉往各種垂直市場,並且全面布局下一個智慧機器世代所需的關鍵技術,如此才能繼續在全球科技產業中,扮演關鍵角色。



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