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2010年12月9日 星期四

了解物聯網

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圖片來源:DailyMuscle

 

因為工作需要,開始找一些「物聯網」有關的資料,你也會問,什麼是物聯網 ? 你也可以問,什麼時候連鞋子都可以上網了 ? 上圖 NIKE+ 的這雙鞋,能夠自動偵測許多有關你跑步的相關資訊,並上傳到網路社群,與同好們討論。那就是一個物聯網經典的案例。

此篇文章共分為幾個段落來討論:

1. 何為物聯網

2. 物聯網之相關技術

3. 物聯網世界趨勢

4. 物聯網的應用現況

5. 物聯網的未來想像

 

一、何為物聯網

首先是 Wiki 上面的定義

物聯網(Internet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(Facilities),包括具備「內在智能」的感測器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和「外在使能」(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產(Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等等「智能化物件或動物」或「智能塵埃」(Mote),通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網 Web4.0:物聯網 絡實現互聯互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration/MAI)、以及基於雲計算的SaaS營運等模式,在內網(Intranet)、專網(Extranet)、和/或網際網路(Internet)環境下,採用適當的信息安全保障機制,提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防範、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能,實現對「萬物」(everyThing)的「高效、節能、安全、環保」的「管、控、營」一體化TaaS服務。物聯網及其相關的TaaS業務,在基於Semantic Web技術的Web 3.0基礎上,將構成Web 4.0的主體。

 

再來引述自 MoneyDJ財經知識庫,物聯網的定義如下:

物聯網(The Internet of Things)的概念出自於1999年,將所有物品通過射頻識別訊息傳感設備與網際網路連接起來,提供智慧化識別與管理。物聯網整合了資訊傳感設備,如無線辨識系統(RFID)、紅外線感應器、全球定位系統、雷射掃瞄器等種種裝置與網際網路結合,使各種物品在生產、流通、消費的各個過程,實現物品的自動識別和資訊的互聯與共享,可透明化管理物品。

 

上面其實寫的很抽象,如果用一句話來描述物聯網的概念,其實就是

“透過感測裝置與網路將所有物品做連結,讓物品間可以達成訊息的交換溝通的目標”

也許有一天你的鞋子可以跟帽子溝通,就是這樣。

 

 

二、物聯網相關技術及議題

物聯網主要期待建立物體之間無所不在的連結,所以期待能在更多的物件上面佈置 sensor,目前主要支援此項目標的技術包括了 RFID、Barcode、Sensor 感測技術。

 

目前的限制主要有三項,第一是 ip 位置不夠的問題,第二是統一標準的問題,第三則是資安問題

 

關於 ip 位置不夠的問題,MoneyDJ財經知識庫 有完整的介紹

根據大陸工信部電信研究院通信標準所互聯網中心估計,未來五年,大陸IP位址需求量將激增,其中在移動互聯網為10億,物聯網預計需求量在100億,固定互聯網為5億,而按照IP地址33%的利用率來推算,全大陸未來IP需求量為345億,但目前IPv4能夠提供的位址空間最多只有40億,而且其全球位址的分配很不平衡,目前美國約有15億個IPv6地址,而大陸僅約有2.2億個。而根據亞太網路資訊中心統計,全球未分配的IPv4位址目前只剩下8%,預計於2011年9月枯竭。

 

關於統一標準的問題,百度百科於 物聯網 一文有做解釋

我們都知道互聯網發展到今天,有一件事是解決的非常好,就是標準化問題解決的非常好,全球進行傳輸的協議TCP/IP協議,路由器協議,終端的構架與操作系統,這些都解決的非常好,因此,我們可以在全世界任何一個角落,使用每一台電腦連接到互聯網中去,可以很方便的上網。 物聯網發展過程中,傳感、傳輸、應用各個層面會有大量的技術出現,可能會採用不同的技術方案。 如果各行其是,那結果是災難的,大量的小而破的專用網,相互無法連通,不能進行聯網,不能形成規模經濟,不能形成整合的商業模式,也不能降低研發成本。 因此,盡快統一技術標準,形成一個管理機制,這是物聯網馬上就要面對問題,開始時,這個問題解決得好,以後就很容易,開始解決不好,積重難返,那麼以後問題就很難解決。

 

關於資安問題,引述自 物聯網技術 一文如下:

物聯網系統的安全和一般IT系統的安全基本一樣,主要有8個尺度: 讀取控制,隱私保護,用戶認證,不可抵耐性,數據保密性,通訊層安全,數據完整性,隨時可用性。物聯網應用的特有(比一般IT系統更易受侵擾)的安全問題有如下幾種:
1. Skimming:在末端設備或RFID持卡人不知情的情況下,信息被讀取
2. Eavesdropping: 在一個通訊通道的中間,信息被中途截取
3. Spoofing:偽造複製設備數據,冒名輸入到系統中
4. Cloning: 克隆末端設備,冒名頂替
5. Killing:損壞或盜走末端設備
6. Jamming: 偽造數據造成設備阻塞不可用
7. Shielding: 用機械手段屏蔽電信號讓末端無法連接

 

三、物聯網世界趨勢

引述自 MoneyDJ財經知識庫

大陸溫家寶總理於2009年8月表示,“要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術,要依靠科技和人才,佔領科技和經濟發展制高點,保證我國具有可持續發展的能力和可持續的競爭力。

台灣電信業者方面,中華電近年耕耘、發展的智能控制系統、節能減碳空調服系統等,皆與大陸物聯網概念相關,中華電高層近期也相當積極與推動大陸物聯網的主力─大陸電信業者會晤,期望兩岸可在傳統電信業務之外,有更多的合作空間。

 

引述自 移動 Lab

中國移動董事長王建宙,在2010年全國兩會上提出「發展物聯網,促進信息化」。物聯網列為國家重點發展的五大戰略性新興產業之一。

 

引述自 經濟參考報

美國政府在2008年底將IBM公司提出的“智慧的地球”計劃,作為美國信息化戰略的重要內容,並將物聯網列為“2025年對美國利益潛在影響最大的關鍵技術”。 美國總統奧巴馬就職後,將“新能源”和“物聯網”列為振興經濟的兩大“武器”。 未來幾年,美國在“智能電網”方面將投資110億美元,對衛生醫療信息技術應用投入190億美元。

歐盟在物聯網方面進行了大量研究,並開始推動物聯網的主要技術RFID(射頻識別技術)在經濟、社會、生活各領域的應用,著力解決安全和隱私、國際治理、無線頻率和標準等問題。 2009年6月,《歐盟物聯網行動計劃報告》提出14項行動計劃,試圖奪取物聯網發展主導地位。 同年10月,歐盟推出“物聯網戰略研究路線圖”,力推物聯網在航空航天、汽車、醫療、能源等18個主要領域應用,明確12項關鍵技術,首推智能汽車和智能建築。

日本在2009年3月提出“數字日本創新計劃”,在同年7年進一步提出“I-Japan戰略2015”,其中交通、醫療、智能家居、環境監測、物聯網是重點。

 

 

四、物聯網的應用現況

引述自 MoneyDJ財經知識庫,物聯網用途如下:

物聯網用途廣泛,遍及交通、環境保護、政府工作、公共安全、家居安全、消防、工業監測、老人護理、個人健康等多個領域,如:鐵路、橋樑、隧道、公路、建築、供水系統、大壩、油氣管道等,也可以應用在日常生活中,例如:當司機出現操作失誤時汽車會自動報警,公文包會提醒主人忘帶了什麼東西,衣服會「告訴」洗衣機對顏色和水溫的要求等等。

 

引述自 經濟參考報

物聯網的應用和產業發展在歐美國家方興未艾。 目前,歐美國家已將RFID技術應用於交通、車輛管理、身份識別、生產線自動化控制、倉儲管理及物資跟踪等領域。

 

 

五、物聯網的未來想像

才剛結束的 IOT(Internet of Thing) 2010 Conference,研討會裡面有許多精采的物聯網應用概念,我挑一些感覺比較有趣的來分享給大家:

 

Takahiro Shichinohe 在 Demonstration of Augmented Calligraphy System 的研究中提出讓毛筆 sensor 化的概念,透過 sensor 化的毛筆,可以即時偵測使用者的姿勢是否正確,並加增加寫毛筆的樂趣。

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Kosuke Nishijo 在 An Augmented Bike for Context-Awareness during Riding 一文提出下面的情境:讓腳踏車裝上許多 sensor ,可以即時偵測腳踏車騎乘的安全,像是龍頭有沒有握緊,腳有沒有正確放在踏版上等等,如果偵測出不對勁的話則會警告騎車的人。

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Tsutomu Terada 在 A Context-aware Development Environment for Real-world Programming 的研究很有趣,它認為可以透過 sensor 來達到 realworld programming 的概念,用一個例子來說明,一個人可以用動作開發一個當坐著兩小時的時候就會告知使用者該動一動的軟體,他所需要做的只有穿著一個 sensor 並把動作在 real-world 紀錄下來,並告訴系統把這個動作變成一支程式。

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Takuro Yonezawa 則在 Twitthings: Sharing, Discovering and Defining Things’ Happening Using Wireless Sensor Networks 提出一個概念,即如果能讓物件可被追蹤呢? 就像我們在 facebook 那樣,就 follow 某個物件,像是 key 等等,然後如果物件有新訊息時則發送給追蹤它的人,像是如果 key 被移動則告知追蹤它的人。

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Takayoshi Araki 則在  Detecting Customer’s Indecision in Brick and Mortar Stores 中提到現今一般門市的狀態,因為大家越來越常在網路上消費,導演門市銷售越來越少。但是如果店主讓店員積極與消費者做互動,有時候會讓消費者覺得很煩。作者提出一個物聯網的一個應用,如果商品都已經可被偵測,則我們可以透過客人是否拿取商品,或是客人正在觀看哪一件商品之類的資訊,事先了解客人的喜好,再從顧客的 Indesicion 來做推銷,流程如下圖。

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Hiroaki Kimura 在 Motivating Drivers to Change Their Habitual Driving Behavior by Comparing with Others 中提出一個改進駕駛習慣的方法,就是與其他駕駛做比較,當物聯網概念被植入之後,這台車就可以看到其他台車的一些資訊,透過資訊交換的過程來改進自己的駕駛習慣。

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以上就是有關於一些物聯網的研究,希望能夠啟發各位的想像空間。物聯網目前是一個各國希望搶進的目標,至於有研究顯示預期的效益可能是 internet(互聯網) 的 30 倍,但是目前整體發展並不算成熟,也許等到標準確立後,也會出現更多有趣的應用。

 

參考資料

1., Hudong 百科詞條

2. 經濟參考報

3. MoneyDJ財經知識庫

4. 鳳凰網財經

5. IOT(Internet of Thing) 2010 Conference

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