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邊緣智能:地面與云端的中介橋梁--物聯網

2018-01-22
關鍵詞: SaaS Wi-Fi 物聯網 無線

展望第三波數字革命,360行都積極推動數字轉型,可想而知這股海嘯對于世界經濟與社會文明的沖擊,肯定不亞于上一波人聯網時代;所以不管老牌或新創公司都誓言搶攻物聯網商機,道理便在于此,只因物聯網與人聯網的差別。

從1985~1999年,堪稱PC與互聯網蓬勃興起的時期,對我們而言,也是經濟起飛的美好年代。在當時,美國在線(America Online)的創辦人Steve Case稱得上是深具影響力的人物之一;如今盡管他已非產業要角,但仍透過著作“第三波數字革命”引發熱烈回響、再次成為焦點。

Steve Case將2000~2015年的App經濟與移動革命,定調為第二波數字革命,驅動因素在于“人聯網”,透過人們全天24小時聯機,衍生巨大商機。然而接下來以物聯網(IoT)為軸心的第三波數字革命,將透過無所不在的聯機,促成實體產業大轉型,影響之大更勝于上波革命。

欲成功開創物聯網事業,必不可缺技術元素

研華技術官楊瑞祥說,展望第三波數字革命,360行都積極推動數字轉型,可想而知這股海嘯對于世界經濟與社會文明的沖擊,肯定不亞于上一波人聯網時代;所以不管老牌或新創公司都誓言搶攻物聯網商機,道理便在于此,只因物聯網與人聯網的差別,在于前者全面采集人、設備、環境各種信息,維度更廣,價值的想象空間更大。

盡管物聯網前景看俏,但某中國連鎖集團老板卻坦言耕耘得有些吃力,就算自身已掌握深厚的產業知識,仍缺乏足夠的技術能量支撐,導致施展不開,讓一些好的商業創意難以落地實現。這個感嘆,無形中道盡了物聯網必不可缺的勝利方程式,即是產業知識、技術、創新,三者有共伴關系,缺少任何一塊都無法成形。

既然物聯網離不開技術,那么它所需的技術架構為何?從底部一路往上推演,最下方即是感知層,由溫度、濕度、振動、速度、定位等等琳瑯滿目的傳感器擔綱要角,負責采集前端對象(Things)的物理或環境信息。

按照多數人認知,物聯網傳感器采集到的數據,都會經由有線或無線網絡(尤其以無線為主)上傳云端,執行后續的儲存、計算與分析,即便現實中不乏這般運行模式,但不適用于多數狀況。

持平而論,意欲將現場數據真正轉換為有價值的信息,中間往往需要一些處理程序,僅靠云端SaaS平臺,未必能一步到位撐起完整大局,而這些中介的處理程序,絕對是不容忽視的關鍵要角。

邊緣智能,地面與云端的中介橋梁

前述的中介技術元素,可統稱為邊緣智能(Edge Intelligence),大致就是人們理解的物聯網網關,但它包含眾多的物聯網軟硬件整合方案,內涵之豐富,實已超越網關層次的字義解讀;以研華的邊緣智能產品陣容而論,便涵蓋超薄精簡型計算機、嵌入式無風扇計算機、物聯網開發工具、WISE-PaaS軟件套件等項目。

簡單來說,邊緣智能的主要任務就是串聯下層前端設備與上層處理應用,紓緩SaaS云端平臺的負擔與壓力,可執行數據格式轉換、數據統計、邏輯流程開發與整合等預處理工作。接著透過WISE-PaaS平臺里頭負責通訊服務的WISE-Agent,協助執行自動云端連結,把已經去蕪存菁的底層設備信息,精準傳遞到上層云端平臺,進行機械學習、數據可視化或數據分析預測等運算處理;由此看來,WISE-PaaS像是跨越虛(云端)、實(對象)交界的重要接口。

縱使從物聯網技術結構來看,關鍵要素不外是傳感器、網絡、網關、PaaS、SaaS等大項,但這些項目彼此間的鏈結關系,往往也蘊藏很高的技術含量,進入門坎不算低,無怪乎前面提到中國某大連鎖集團的老板,感慨物聯網并非一門容易做的事業,即是因為只要投入施作,就會發現其間存在不少技術瓶頸,足以卡住整個商業流程的運行,無奈要找到突破這些瓶頸的技術人才,卻是不太容易。

究竟有哪些技術障礙?研華智能網通事業群協理邱建清,試舉一個底層的基本范例,眾所皆知物聯網架構包含傳感器、無線通信等兩個關鍵成分,其實它們分屬兩個截然不同的產業,彼此亦不甚熟悉。

所以單就傳感器采集數據、再透過無線網絡上傳之“理所當然”的過程,就可能因為兩邊技術無法整合而橫生阻礙;幸而研華從第三方技術平臺色挺身而出,偕同伙伴推動M2.COM標準并提供相關開發工具包,才讓傳感器、無線通信兩邊人馬得以無礙對話,加速物聯網產業成長。

“唯有一開始做合適正確的信息搜集,才有后續發展,”邱建清認為,M2.COM的出現,對于成就未來的物聯網創新故事,絕對有推波助瀾的效果。

至于無線傳輸技術,亦因為技術種類五花八門、適用的場景各不相同,顯得較為復雜,基本上關鍵的衡量指標,無非就是傳輸速度、網絡覆蓋、成本等三大量尺。

無線網絡可概略分為星狀、網狀等兩大結構,前者包含人們熟知的3G、LTE、Wi-Fi等,也外還有被討論度愈來愈高的LoRa、NB-IoT、SigFox等等,而星狀架構則以Bluetooth、ZigBee兩項最為典型。

前述技術項目與應用需求的對應關系,大致有著基本脈絡,比方說需要較高傳輸速度的場景,適合選擇Wi-Fi;期望長時間使用裝置,無需頻繁充電或更換電池者,可視實際情況從BLE、ZigBee、LoRa及SigFox等項目挑選合適標的;如果欲進行超過1公里的遠距無線傳輸,則包括Sub-1G、LoRa(后者可支持15公里長距傳輸),都是值得研究考慮的選項。

綜上所述,由于物聯網創新事業的推展,涉及產業知識、技術、新創等三大構面要素,明顯可見其邁向成功的路徑,實與第一、二波數字革命大不相同,最后的贏家可能不再是專精于某項特長的單一大企業或新創公司,而是集結三項要素的共創團隊,而在彼此攜手共進的過程中,如同研華身居第三方技術平臺的角色,就顯得格外重要。

結合邊緣運算,提升經濟效益

亞馬遜(taiwan)網絡服務(AWS)資深經理曲中和指出,物聯網之所以產生價值,必然歷經智能(Intelligence)、模型(Model)、移動(AcTIon)三部曲,要確保三段故事接續執行,背后有一連串故事情境必須成立。

如同研華描述的基本架構,借助傳感器搜集資料,再透過網關上傳云端,藉此把地面的事物接上云端,善用云端平臺上的大數據分析、人工智能、數據庫等各種加值利器,快速產生高值化的Intelligence。

其實在前述一整串脈絡外,有三個非常值留意的環節,可能與多數人認知的物聯網價值鏈有所沖突,它們分別是實物、經濟(成本)與法規。譬如在實物部份,不論人們對5G等新通訊技術的高速,寄予再多期待,但都不能樂觀假設無線通信永不中斷。

倘若凡事皆仰賴云端形成智能,則一旦網絡斷訊,必將產生不小的脫序動亂;再者,姑且不論特定產業對于數據能否上云,已有明確限制,就算可毫無限制將物聯網感測數據全數送上云端,必定衍生龐大聯機與儲存成本,不符合經濟效益。

為解決前述隱憂,AWS面向邊緣運算提出AWS Greengrass服務,用戶若將此部署在諸如研華的工業計算機或網關,即可在地面享有如同云端的功能,根據現場狀況,直接就近做條件判斷、事件觸發,不必凡事靠云端獲取智慧,因而大幅減少儲存傳輸與儲存費用。更重要的是,Greengrass可支持脫機運作,不必懼怕因斷訊而造成智能決策機制停擺。


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