工業技術研究院

人工智慧（AI）+物聯網（IoT）智慧時代來臨，整合人工智慧的智能系統可以創造產品差異化價值，以及協助產業從製造到服務，成為臺灣產業轉型進而提升的最佳方向，而工研院於美國消費性電子展（CES）展出的「智慧視覺系統機器人」與「無人機隊ICT解決方案」，就是臺灣產業邁向「AI+IoT」時代的具體展現。

美國時間2017年1月5日，在全球最大的消費性電子展CES的會場中，一位展示人員正以雲端無人機隊管理系統，下達起飛的指令，遠在地球彼端的臺灣，一群可用來巡邏的無人機隊隨即揚空飛起；與此同時，在美國CES的會場上，可見到一台智慧機器人，輕巧平穩地與參訪者下西洋棋，並且能為賓客倒咖啡；不管是全球首創的可遠端操控無人機隊，或是擁有人類視覺般的智慧視覺機器人，都驚豔來自全球的參觀者，而這些技術全都來自臺灣的工研院，綻放臺灣以軟硬整合創新系統解決方案的實力。

AI+IoT為主軸　跨出傳統領域

深入造訪現場的工研院研究團隊發現，在軟硬體資料運算效能大幅提升，人工智慧科技加速進展之下，不同於過去幾年CES主要聚焦在物聯網（IoT）領域，2017 CES則以「AI+IoT」（人工智慧＋物聯網）為主軸，包括虛擬實境、機器人、智慧汽車、無人機等都是焦點所在。

工研院產業經濟與趨勢研究中心（IEK）研究經理葉恆芬分析，語音辨識（Speech Recognition；SR）、整體學習（Ensemble Learning）等AI相關技術逐漸成熟，並且將於兩年內可普及應用，預期AI將進入快速發展階段，包括智慧家庭、無人駕駛、機器人等領域，未來都將以AI為基礎，持續快速擴散。以機器人領域為例，隨著機器視覺技術愈來愈成熟，機器人在協助生活上的應用趨於成型，根據國際機器人協會（IER）預估，2015到2018年全球服務型機器人市場將達到196億美元，其中居家服務機器人市場占有率約74%，因此今年CES展可見許多業者推出居家機器人，多數業者以臉部、影像辨識為核心，提供陪伴、教育與娛樂、居家監控等服務，甚至可以透過辨識物體，執行物品協尋任務。

由於AI+IoT已成趨勢，葉恆芬認為，未來產業的競爭將走向以生活體驗引領產品發展的階段，數位轉型（Digital Transformation）時代已正式來臨，ICT也因此正逐步跨出傳統電子業領域，朝向發展更多智慧型應用的路途邁進，在此大趨勢之下，軟硬融合的整合式創新，將是產業下一波競爭重點，而以AI優先促進的軟硬整合，更是其中重要關鍵。

創新系統解決方案　找出新價值

有鑑於2017 CES的大趨勢，工研院今年也以AI+IoT的軟硬整合產品，於CES電子展中進行展出，包括「智慧視覺系統機器人」（Intelligent Vision System for Companion Robots）、「無人機隊ICT解決方案」等，都是整合人工智慧、大數據所打造的系統解決方案，為臺灣迎向全球科技產業趨勢的大浪潮，奠定基礎實力。

「工研院過去幾年積極以軟硬整合策略，發展出各式各樣的系統解決方案，剛好與大趨勢不謀而合。」工研院副院長劉軍廷指出，近年來工研院因應全球產業與科技的變化，積極推動軟硬整合，逐漸從技術研發走向智能系統創新之路，幾年下來已經展現具體成果，並在2015年及2016年的臺北國際電腦展（Computex）展出各種智能系統，國內練兵有成之後，已到走向國際的時間點，因此決定前往2017 CES參展。

「藉由這次的展出，工研院讓全世界看到臺灣產業已經從單一應用衍生到跨業整合，從製造衍生到服務，因此臺灣產業可以為全球市場提供新的價值；臺灣具有發展智能系統的爆發力，具備以人工智慧、大數據打造軟硬整合系統的強大實力。」劉軍廷強調，讓全球市場了解臺灣產業的新樣貌，進而對臺灣產品與服務，給予新的定位，是工研院參加2017 CES的主要目標。也希望讓全世界知道，臺灣產業正快速轉型，已經不再只是提供零組件或為國際大廠代工的角色，而是有能力提供跨域整合的系統與解決方案。

劉軍廷進一步從經濟學中的供需市場價值機制談到，過去手機產品從技術成熟到完成開發，時間可能長達二年，如今在技術不斷加速發展之下，業者新推出的手機，可能在短短半年內就遭到複製，這對採取快速生產策略的臺灣而言，帶來很大的挑戰，隨著臺灣過去獨有的價值式微，臺灣必須找出新的策略方程式，才能持續迎戰市場，而開發智能系統提高產品附加價值，正是臺灣未來可以走的新方向，臺灣產學研各界應該攜手並進，建立臺灣在全世界供應鏈體系中的新角色。

無人機隊綻放臺灣創新能量

運用以系統創新為新科技研發找到解決出口，工研院本次在CES所展出的無人機，即是一個典型的案例。隨著無人機應用越來越成熟，工研院整合資通訊、感測器、影像串流、電池材料等各領域科技的「無人機隊ICT解決方案」，以跨領域的軟硬整合、創新之姿，在2017 CES上受到各國媒體的報導，以及國際業者的矚目，成功讓世界看到臺灣在無人機領域的創新研發，為臺灣搶進無人機應用市場，創造許多可能性。

工研院資訊與通訊研究所所長闕志克指出，「無人機隊ICT解決方案」內建工研院全球首創的「無人機雲端機隊操控管理系統」，此系統透過LTE，可讓操控者儘管人遠在美國拉斯維加斯，也能對臺灣的無人機隊進行遠距操控；另外，搭配三模影像即時串流等技術應用，無人機隊可於夜間高空進行監視，精彩的無人機創新應用，驚豔來自全球的參觀者，也綻放臺灣以軟硬整合創新系統解決方案的實力。

搶攻全球無人機市場　臺灣應聚焦應用領域

過去幾年無人機在全球市場快速發展，其硬體技術已經發展到相當程度，臺灣儘管也有業者在硬體上多所著墨，但是硬體設備實力，稍落後於全球市場；但是，闕志克指出，臺灣在無人機領域也並非完全沒有機會，未來臺灣可採取軟硬整合的策略，在無人機上整合人工智慧、大數據、光學、影像等新科技，開發軟硬整合的應用系統解決方案，仍有搶攻全球無人機應用服務商機的機會。

掌握臺灣未來在無人機可以發展的方向，一年多前工研院組成無人機創新應用研發團隊，先透過發掘無人機發展創新應用時所面臨的既有問題，再從缺口切入目前市場上沒有的系統解決方案。

闕志克說，研究團隊深入就無人機產業的現有技術與應用發展進行了解之後，發現無人機產業的發展存在著三個技術瓶頸，第一、無人機尚且無法遠端操控，現行產品都必須在目視的狀況下進行操控；第二、無人機續航力不佳；第三、不同應用要有不同的感測器。這部分技術上的問題，導致無人機在商務應用創新上，受到很大限制，因此工研院研發團隊聚焦無人機商務應用領域，開始進行創新。

首先，在實現「非目視」操作的目標上，研發團隊積極就行動通訊技術進行相關技術研發；再者，就電池續航力問題，研發團隊攜手另一材料研發團隊合作，就高容量密度電池進行創新研發，嘗試讓一般無人機電池續航力可再向上提升；最後，研發團隊利用熱成像感測技術，追求無人機更強大的感測應用，使無人機可以進行多元化的應用，例如在夜間偵蒐可疑人士，或是進行建物及橋梁的結構檢測。

無人機隊展現臺灣軟硬整合實力

工研院的「無人機隊ICT解決方案」能讓作業人員遠從美國操控地球另一端的無人機隊，背後整合許多技術，主要包涵三大部分。第一，研究團隊透過「無人機隊雲端監控與快速部署技術」，克服並減緩 LET訊號延遲的問題，讓作業人員可以LTE進行跨洲操控，實現無人機飛行不需目視的目標，同時，此系統可透過斷線復原、緊急自主降落等功能，允許使用者切換選擇所控制的無人機，並在地圖上顯示無人機的位置與機體狀況。

第二，研究團隊以創新研發的「無人機三模影像即時串流」技術，整合三種攝影鏡頭，建立LTE行動網路即時影像串流機制，以攝影鏡頭為「第一人稱視角」（First Person View；FPV），可大幅降低影像串流的延遲；另一種作法則是鏡頭用高解析度的30倍光學變焦鏡頭，可讓無人機具備縮放影像的功能，如此一來，當無人機看到下面有人，可以放大清楚看到人臉，辨識能力極佳；還有一種是熱成像攝影鏡頭，可讓無人機在高空或夜間進行監控、偵察等任務。

第三，工研院以自主研發的「無人機自主式充電系統」，解決電池續航力的問題。闕志克說，研發團隊透過將燃料電池與一般電池進行混搭，尋找提高電池續航力的方法，目前此研究在技術上，已經有一定程度的突破，研究團隊同時以創新系統的概念，發展出「無人機自主式充電系統」，此系統內建自動穩定降落臺與充電安全性監控子系統；同時也支援市電、車電、外部電源型燃料電池發電系統或其他發電機等多種電源，讓未來自主式充電系統的建置，更為容易；除此之外，研發團隊也開發充電站的智能系統，讓整個充電站可以全年自主運作。

「當無人機在電力不足時，可以飛到充電站充電，維持續航力，如此一來，許多商務應用可以採用無人機隊，執行任務。」闕志克提到，目前工研院已經為警政署布署無人機隊，用於巡邏，應用於夜間治安巡邏，如此一來可以減少警察人力在夜間出勤，展現具體效益，未來，包括環境（空污）監測、海上巡邏、國土保育、急難搜救、氣象觀測和通訊中繼等，都可利用「無人機自主式充電系統」的無人機隊，進行任務執行。

催化臺灣無人機應用創新能量

面對無人機市場的加速起飛，臺灣不能繼續停留在打硬體戰的思維，因為在硬體的競爭上，最後終將會走上削價競爭一途，臺灣難以與資本雄厚的世界大廠爭高下，臺灣應該轉型提供整合型智能系統的方向，讓臺灣無人機產業在全球市場嶄露頭角，闕志克說，這次在CES上，工研院成功讓世界看到：臺灣有解決訊號延遲問題的能力，有整合各種攝影技術，發展先端影像串流應用的能量，呈現出臺灣整合創新的堅強實力。

闕志克也提到，目前工研院「無人機隊ICT解決方案」距離可正式商用化的階段，尚有一段距離，預估2017年第三、四季，會有較具體的成果展現，未來一段時間，工研院研發團隊將繼續就電池續航力、即時性、智能化飛控軟體等，為此方案進行更大的創新，這一切都需要更多研發人才與創新資源的加入，呼籲具備潛力且對無人機產業抱持信心的人才與企業，未來可以就無人機軟硬整合創新應用上，投入更大的心力，也可與工研院進行跨界合作，集眾人之力，催化出臺灣在無人機領域上，更大的創新能量。

智慧視覺機器人　讓世界看見臺灣

工研院在此次CES展出的另一大亮點是「智慧視覺系統機器人」（Intelligent Vision System for Companion Robots），造型可愛、擁有靈活手指頭的機器人，在現場與來賓一起下西洋棋，還能清楚目視賓客杯子裡的咖啡量，在有需要時為賓客倒咖啡，精準辨識西洋棋每一顆棋子、取棋放棋，以及靈巧倒咖啡的智慧功能，不僅獲得e-Times、CNET等國際科技媒體的報導，美國知名媒體USA Today等，也都報導工研院的智慧視覺系統機器人，將臺灣在智慧型服務機器人領域的創新能量，綻放在全球市場的眼前。

打造領先市場的智慧機器人

過去，智慧機器人多應用於工業領域，服務型機器人在技術與應用還不夠成熟之下，市場較小，不過近年來由於老齡化、少子化與人力資源不足等趨勢顯著，服務型機器人需求將不斷湧現，再加上服務型機器人相關技術愈來愈成熟，市場正快速起飛之中，根據工研院IEK預估，全球服務型機器人的市場規模將從2011年的36億美元，成長至2021年的178億美元，大幅成長的主因在於庶務人力短缺以及智能家居、醫療照護所衍生的應用需求。

工研院電子與光電系統所所長吳志毅指出，迎合服務型機器人市場快速成長的趨勢，近年來工研院不斷投入資源，研發智慧機器人所需的相關技術與創新應用，這次在2017 CES展示的「智慧視覺系統機器人」，就是工研院整合電光系統、巨量資訊科技、機械與機電系統研等跨領域技術，共同發展出來的智慧創新產品。

深入了解「智慧視覺系統機器人」整合的技術與創新研發所在，主要包含三大部分，第一是由工研院花費多年時間開發的「智慧視覺技術」（Intelligent Vision System；IVS），此技術可以依據多變的環境分辨不同物體，進而做出接近人類雙眼的即時反應，在此之前工研院已經利用此技術發展出可攜式投影互動裝置、無線行動3D掃描器、手持式3D掃描器、精密自動光學量測系統等創新應用，並於國內重要科技展覽上，獲得熱烈迴響。第二是整合院內巨資資訊的機器學習與大數據分析科技；第三是由工研院機械所與清華大學共同開發的機器手臂。

「智慧視覺系統機器人」三大特色

吳志毅進一步指出，工研院跨不同研發團隊整合打造出來的「智慧視覺系統機器人」，具備許多現行機器人無法辦得的能力。

首先，透過IVS，機器人可以線上精準校正機器手臂，並以深度視覺感測器及3D掃描技術，快速辨識西洋棋棋子與空間位置。吳志毅解釋，一般應用於工廠的機器人，看起來好像具備辨識物品位置的能力，其實不然，由於這類機器人都是利用感測器指示位置，對機器人被指示要從哪裡抓取物品、要把物品放置於何處，因此只能抓取固定位置的物品，但是工研院的IVS不同，它是利用三維（3D）對物件做完整的辨識與認知辨識，凡是位於三度空間內的物品，就算隨便移動，也可以即時偵測然後進行抓取，讓機器人彷彿擁有人的雙眼。

以在2017 CES展出的應用為例，下棋時，棋子的位置會不斷變化的西洋棋，工研院的智慧機器人可以根據變化，找出要抓的棋子以及要放置的位置；又或者，隨意擺放位置的咖啡杯，機器人也能找到杯子的位置然後精準倒咖啡；甚至還能夠依照咖啡杯中的水位高低，判斷是否要倒入咖啡。

其次，利用人工智慧，工研院「智慧視覺系統機器人」手眼更協調，動作更快速，吳志毅強調，目前智慧型機器人的發展面臨最大的技術瓶頸，就是整合上的問題，即機器人的手歸手、眼睛歸眼睛，兩者是分開的硬體，這次工研院透過機器學習技術，讓機器人只要辨識到棋子十分之一的形狀，就可分析運算出所辨識的棋子是國王、皇后或其他棋，接著快速命令機器手臂快速完成移動棋子或吃子的動作，這讓機器人辨識西洋棋的速度，較現行其他智慧型機器人快了20倍，也讓機器人具備「手眼協調」的能力。

此外，透過人工智慧，智慧機器人也可以對移動與夾取的過程，進行判斷，然後控制手臂移動達到避開障礙的功能，調整到最佳夾取位置與方式。吳志毅舉例，西洋棋旁邊有一高一低的棋子，此時智慧機器人可以判斷分析之後，轉動手臂避開其他棋子，順利夾取，又或者，移動棋子時到達目的地的路徑上，如果沒有其他棋子，智慧機器人就知道可以平移即可，展現猶如人在下棋的靈活應用。

再者，「智慧視覺系統機器人」的手指，是由工研院與清華大學教授利用多年的開發成果，它可以適應不同形狀與軟硬度的物體，並按照要抓取的東西，調整彎曲度與力道，然後穩固抓起，吳志毅說，因為適用於不同形狀與軟硬度的物品，可以應用的領域變得廣泛，相較於目前市面上的機器人手指頭，只能抓取固定物質的物品，應用較為單一，具備競爭優勢。

與人連結　智慧機器人未來發展空間無限

工研院整合IVS、人工智慧、靈巧機械手指的「智慧視覺系統機器人」，展現臺灣在技術創新的基礎上，已經大步邁開，走向跨界系統整合的創新之路上，因此可以打造出具備高附加價值的智慧型產品，端向國際舞台時，不僅絲毫不遜於國際上的創新研發，有些創新甚至有更勝一籌的姿態。

吳志毅指出，「智慧視覺系統機器人」可以應用的環節相當多，在工業領域，隨機取樣、產線組裝拆解、無人搬運車（AGV）系統等都需要智慧視覺系統的協助，目前也已經廣泛應用於一些工業領域，至於在服務型機器人市場，未來尚有發展空間，尤其隨著老人照護需求增加，可智慧倒咖啡、陪下棋的機器人，具備很大的市場潛力。

展望未來，吳志毅語帶興奮地說，工研院研發團隊目前已經就未來幾年的智慧機器人研究路線，進行清楚的規畫，最終的目標是要使智慧機器人與人類之間，達到更深的互動與連結。他也期待，未來智慧機器人將可以觀察人的喜怒哀樂、與人無障礙對話，也為世界的智慧化發展，帶來無限的想像空間。

儘管CES展上，各國研發團隊精銳盡出，但透過這次工研院展出的無人機和智慧視覺機器人，可以讓全球看到臺灣已經具備智能系統，例如人工智慧或大數據等的開發能量，劉軍廷指出，這代表臺灣產業研發已從過去的代工思維快速轉型，有能力提供給客戶更加貼近市場的高價值系統解決方案，而工研院也期許藉由參與像是CES等級的國際大展，能率先發聲，讓全世界看到臺灣創新的爆發力！