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物聯網整合5G與AI 形成智慧連接的完美風暴

  • DIGITIMES企劃
IoT裝置進入5G世代的主流應用。

物聯網(Internet of Things)的技術經歷這幾年的大力鼓吹與投資之下,從雲端平台的建置與連接大量的連網裝置的第一階段發展起始,所提供的新型態的雲端服務與應用,皆仰賴從蒐集資料中嘗試去理解使用者需求,當連接裝置不斷竄升,資料量不斷膨脹成長,透過大數據分析的技術進入資料分享的階段,因此而創造膾炙人口的智慧服務,今天最為各界所矚目的前五大物聯網創新服務,包含智慧製造、智慧零售、智慧醫療、智慧能源與運輸,都皆因此而起。

物聯網已經超脫出僅僅只是看成是一種讓工業界得以提高效率與節省能源的技術而已,產業界與不同的政府組織紛紛投注不同的期待,舉日本政府所喊出的「Society 5.0」等國家級的未來規劃與倡議為例,就是期盼藉由讓工業、人類和整個社會更加緊密的相連之後,結合新興先進技術,帶動經濟和社會結構的轉變,這當中非連續性與破壞式創新,尤其是人工智慧(AI)與邊緣運算(Edge Computing)等技術的引導,加上即將商業運轉的第五代行動通訊技術(5G)的來臨,智慧應用與自動化的服務將產生更大、更快的加乘效應,這些技術彼此相互串連與吸引,一個完美的科技風暴已然成形,即將進一步影響每一個人的生活。 

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IoT裝置面對5G世代的無線通訊協定。

跨界混搭、異業結合,物聯網服務的發展挑戰與機會並陳

這些新興的使用典範的誕生,源於大量的創新好主意,透過資料分析與洞察,並落實於不同的產品上,但是產品的開發過程充斥著不同的挑戰,目前常見的物聯網產品開發的三大挑戰,包括:1.技術團隊的開發經驗不一,由於物聯網的產品經常會遇到跨界混搭、異業結合等考量,整合不同領域的產業知識(Domain Knowledge)難度高;2.資訊安全考量不足,這是許多網路監控攝影機成為資安攻擊的漏洞後,付出慘痛代價所學習到的重要課題;3.產品量產的考驗,由於物聯網產品往往是少量多樣化的組合,成本變動大,供應鏈的搭配,考驗彼此的彈性與整合能力。

這些挑戰也助長了物聯網市場上容易出現的片段與零碎化的狀況,這當中以半導體晶片解決方案供應商扮演著關鍵的角色,是引領創新的火車頭,如同百年歷史的汽車產業今天所發生的驚天動地的改變一樣,所有的創新功能有80%皆由半導體晶片所推動,而半導體在物聯網市場上也維持相同的創新動能。

5G的無線通訊技術涵蓋面更廣,多重協定的整合引爆商機

從5G世代所揭櫫廣大的無線連接技術,愈來愈多的物連網裝置隨著功能與應用的重新定義之後,不同的無線通訊技術讓不同區域與產業,找到適當的應用方式,其背後最大的推手亦是晶片廠商所推動的創新。

無論是小範圍的區域網路、長距離的廣域網路,以及全球的地理定位系統,羅列各式各樣不同的頻譜與無線訊號的使用,讓接續這幾年將數以百億計的連網裝置,串聯成一個大網,引爆廣泛而多元的智慧服務。

其中整合多重協定(Multiple Protocols)的需求在智慧家庭與智慧電錶的應用上成為重要的訴求點,目前市面上相當多的應用典範用於整合Zigbee和藍牙傳輸,舉凡智慧門鎖、智慧音箱與智慧家庭閘道器等裝置上,提供更貼近使用者需求的優勢,常用的使用情境是讓使用者運用智慧型手機上的App,透過藍牙介面連接,再對Zigbee網狀網路進行包括室內照明、家電控制與智慧建築等自動化系統的部署、更新、控制和監控等功能,多重協定解決方案具備充分的彈性來提供簡易的安裝和建立可靠的網狀網路,有特別的成效。

超低省電的需求,換一次電池用10年的物聯網裝置成為趨勢

除了無線連網的技術之外,處理器與微控制器的發展,也是另一個重要的指標,以iPhone手機的運算效能來說,2007年的第一代iPhone到2016年的iPhone 7相比,這10年間處理器的運算效能成長了120倍,但是10年下來的電池容量在相同尺寸下,才成長區區4%,所以透露出一味的尋求效能提升的同時,功率消耗更是一個棘手的問題,效能與功率消耗的取捨,傷透了腦筋。

功率消耗對於數量龐大的智慧電錶或是穿戴式裝置的重要性,可能比高效能運算更令人重視,日本的半導體晶片廠商於是開始喊出一顆鈕扣電池要讓裝置可以使用10年壽命的省電規格,這同時也關係著日本政府積極希望2020年能夠達成八成的家用電錶全部改成智慧電錶的計畫,順勢推動WiSUN成為家用電錶的無線連接標準,開放電力零售自由化與智慧電錶的普及。

語音與人臉辨識開啟物聯網智慧型應用的新境界

人工智慧應用,尤其是機器學習的技術與影像裝置的整合,在安全監控攝影機與空拍機以至於自動輔助駕駛的應用,不乏夠份量的成功典範,由於雲端服務與邊緣運算技術的整合,邊緣裝置與終端節點使用AI技術愈來愈受到關注,由於使用者對資安上的疑慮,以及能夠在最接近資料產生的端點來進行AI應用,遠比一切都要上雲端要來得合理與經濟。

所以物聯網的感測器將蒐集到的資料,在邊緣運算裝置上做先期的處理,大幅度提高低延遲應用的發展,愈來愈多的AI加速晶片,兼具效能與低功耗的優勢,讓AIoT(=AI+IoT)裝置產生重要的改變,2020年的日本東京奧運,將AIoT+5G整合的示範,提供一個令人充滿期待的科技饗宴。

智慧音箱進入所引發的語音辨識的應用也在工廠或辦公室自動化、智慧醫療及健康照護上,開始產生新一波的改變,透過聲音的辨識可以判斷工廠馬達運作與轉速是否異常,或是用簡單的語音指令來控制家電,亦或是參加公司內的電話會議等應用,因為整合的功能包羅萬象,所以也吸引許多新創企業啟動廣泛與多元應用的創意,今天無論是雲端平台的巨擘或是小巧可人的新創企業,透過語音辨識的技術打開一扇寬廣的機會之窗,當然也是另一個新的競爭起點。

GSMA在美國加州洛杉磯的2018 Mobile World Congress Americas年度的展覽會上,用「智慧連結(Intelligent Connectivity)」來描述IoT、5G與AI整合所產生的巨大轉變,AI與5G讓物聯網的應用,從雲端加速走向Edge或是終端,讓物聯網的智慧應用快速接地氣,加速智慧應用的普及,影像與聲音辨識的用途,將會讓智慧連結的美麗新境界,有更大的想望。

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