《電子技術(shù)應(yīng)用》
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邊緣智能:地面與云端的中介橋梁--物聯(lián)網(wǎng)

2018-01-22

展望第三波數(shù)字革命,360行都積極推動(dòng)數(shù)字轉(zhuǎn)型,,可想而知這股海嘯對(duì)于世界經(jīng)濟(jì)與社會(huì)文明的沖擊,,肯定不亞于上一波人聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,;所以不管老牌或新創(chuàng)公司都誓言搶攻物聯(lián)網(wǎng)商機(jī),,道理便在于此,只因物聯(lián)網(wǎng)與人聯(lián)網(wǎng)的差別,。

從1985~1999年,,堪稱PC與互聯(lián)網(wǎng)蓬勃興起的時(shí)期,對(duì)我們而言,,也是經(jīng)濟(jì)起飛的美好年代,。在當(dāng)時(shí),,美國在線(America Online)的創(chuàng)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(chǎn)業(yè)要角,,但仍透過著作“第三波數(shù)字革命”引發(fā)熱烈回響,、再次成為焦點(diǎn)。

Steve Case將2000~2015年的App經(jīng)濟(jì)與移動(dòng)革命,,定調(diào)為第二波數(shù)字革命,,驅(qū)動(dòng)因素在于“人聯(lián)網(wǎng)”,透過人們?nèi)?4小時(shí)聯(lián)機(jī),,衍生巨大商機(jī),。然而接下來以物聯(lián)網(wǎng)(IoT)為軸心的第三波數(shù)字革命,將透過無所不在的聯(lián)機(jī),,促成實(shí)體產(chǎn)業(yè)大轉(zhuǎn)型,,影響之大更勝于上波革命。

欲成功開創(chuàng)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè),,必不可缺技術(shù)元素

研華技術(shù)官楊瑞祥說,,展望第三波數(shù)字革命,360行都積極推動(dòng)數(shù)字轉(zhuǎn)型,,可想而知這股海嘯對(duì)于世界經(jīng)濟(jì)與社會(huì)文明的沖擊,,肯定不亞于上一波人聯(lián)網(wǎng)時(shí)代;所以不管老牌或新創(chuàng)公司都誓言搶攻物聯(lián)網(wǎng)商機(jī),,道理便在于此,,只因物聯(lián)網(wǎng)與人聯(lián)網(wǎng)的差別,在于前者全面采集人,、設(shè)備,、環(huán)境各種信息,維度更廣,,價(jià)值的想象空間更大,。

盡管物聯(lián)網(wǎng)前景看俏,但某中國連鎖集團(tuán)老板卻坦言耕耘得有些吃力,,就算自身已掌握深厚的產(chǎn)業(yè)知識(shí),,仍缺乏足夠的技術(shù)能量支撐,導(dǎo)致施展不開,,讓一些好的商業(yè)創(chuàng)意難以落地實(shí)現(xiàn),。這個(gè)感嘆,無形中道盡了物聯(lián)網(wǎng)必不可缺的勝利方程式,,即是產(chǎn)業(yè)知識(shí),、技術(shù)、創(chuàng)新,三者有共伴關(guān)系,,缺少任何一塊都無法成形,。

既然物聯(lián)網(wǎng)離不開技術(shù),那么它所需的技術(shù)架構(gòu)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(dòng)、速度,、定位等等琳瑯滿目的傳感器擔(dān)綱要角,,負(fù)責(zé)采集前端對(duì)象(Things)的物理或環(huán)境信息。

按照多數(shù)人認(rèn)知,,物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集到的數(shù)據(jù),,都會(huì)經(jīng)由有線或無線網(wǎng)絡(luò)(尤其以無線為主)上傳云端,執(zhí)行后續(xù)的儲(chǔ)存,、計(jì)算與分析,,即便現(xiàn)實(shí)中不乏這般運(yùn)行模式,但不適用于多數(shù)狀況,。

持平而論,,意欲將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)真正轉(zhuǎn)換為有價(jià)值的信息,中間往往需要一些處理程序,,僅靠云端SaaS平臺(tái),,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(duì)是不容忽視的關(guān)鍵要角,。

邊緣智能,地面與云端的中介橋梁

前述的中介技術(shù)元素,,可統(tǒng)稱為邊緣智能(Edge Intelligence),,大致就是人們理解的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),但它包含眾多的物聯(lián)網(wǎng)軟硬件整合方案,,內(nèi)涵之豐富,,實(shí)已超越網(wǎng)關(guān)層次的字義解讀;以研華的邊緣智能產(chǎn)品陣容而論,,便涵蓋超薄精簡(jiǎn)型計(jì)算機(jī),、嵌入式無風(fēng)扇計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)工具,、WISE-PaaS軟件套件等項(xiàng)目,。

簡(jiǎn)單來說,邊緣智能的主要任務(wù)就是串聯(lián)下層前端設(shè)備與上層處理應(yīng)用,,紓緩SaaS云端平臺(tái)的負(fù)擔(dān)與壓力,,可執(zhí)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),、邏輯流程開發(fā)與整合等預(yù)處理工作,。接著透過WISE-PaaS平臺(tái)里頭負(fù)責(zé)通訊服務(wù)的WISE-Agent,協(xié)助執(zhí)行自動(dòng)云端連結(jié),,把已經(jīng)去蕪存菁的底層設(shè)備信息,,精準(zhǔn)傳遞到上層云端平臺(tái),進(jìn)行機(jī)械學(xué)習(xí),、數(shù)據(jù)可視化或數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)等運(yùn)算處理,;由此看來,WISE-PaaS像是跨越虛(云端),、實(shí)(對(duì)象)交界的重要接口,。

縱使從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)來看,關(guān)鍵要素不外是傳感器,、網(wǎng)絡(luò),、網(wǎng)關(guān)、PaaS,、SaaS等大項(xiàng),,但這些項(xiàng)目彼此間的鏈結(jié)關(guān)系,往往也蘊(yùn)藏很高的技術(shù)含量,,進(jìn)入門坎不算低,,無怪乎前面提到中國某大連鎖集團(tuán)的老板,感慨物聯(lián)網(wǎng)并非一門容易做的事業(yè),,即是因?yàn)橹灰度胧┳?,就?huì)發(fā)現(xiàn)其間存在不少技術(shù)瓶頸,足以卡住整個(gè)商業(yè)流程的運(yùn)行,,無奈要找到突破這些瓶頸的技術(shù)人才,,卻是不太容易。

究竟有哪些技術(shù)障礙,?研華智能網(wǎng)通事業(yè)群協(xié)理邱建清,,試舉一個(gè)底層的基本范例,眾所皆知物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)包含傳感器,、無線通信等兩個(gè)關(guān)鍵成分,,其實(shí)它們分屬兩個(gè)截然不同的產(chǎn)業(yè),彼此亦不甚熟悉,。

所以單就傳感器采集數(shù)據(jù),、再透過無線網(wǎng)絡(luò)上傳之“理所當(dāng)然”的過程,就可能因?yàn)閮蛇吋夹g(shù)無法整合而橫生阻礙;幸而研華從第三方技術(shù)平臺(tái)色挺身而出,,偕同伙伴推動(dòng)M2.COM標(biāo)準(zhǔn)并提供相關(guān)開發(fā)工具包,,才讓傳感器、無線通信兩邊人馬得以無礙對(duì)話,,加速物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成長,。

“唯有一開始做合適正確的信息搜集,才有后續(xù)發(fā)展,,”邱建清認(rèn)為,,M2.COM的出現(xiàn),對(duì)于成就未來的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新故事,,絕對(duì)有推波助瀾的效果,。

至于無線傳輸技術(shù),亦因?yàn)榧夹g(shù)種類五花八門,、適用的場(chǎng)景各不相同,,顯得較為復(fù)雜,基本上關(guān)鍵的衡量指標(biāo),,無非就是傳輸速度,、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、成本等三大量尺,。

無線網(wǎng)絡(luò)可概略分為星狀,、網(wǎng)狀等兩大結(jié)構(gòu),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(gòu)則以Bluetooth,、ZigBee兩項(xiàng)最為典型,。

前述技術(shù)項(xiàng)目與應(yīng)用需求的對(duì)應(yīng)關(guān)系,大致有著基本脈絡(luò),,比方說需要較高傳輸速度的場(chǎng)景,,適合選擇Wi-Fi;期望長時(shí)間使用裝置,,無需頻繁充電或更換電池者,,可視實(shí)際情況從BLE、ZigBee,、LoRa及SigFox等項(xiàng)目挑選合適標(biāo)的,;如果欲進(jìn)行超過1公里的遠(yuǎn)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(xiàng),。

綜上所述,由于物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新事業(yè)的推展,,涉及產(chǎn)業(yè)知識(shí),、技術(shù),、新創(chuàng)等三大構(gòu)面要素,,明顯可見其邁向成功的路徑,實(shí)與第一,、二波數(shù)字革命大不相同,,最后的贏家可能不再是專精于某項(xiàng)特長的單一大企業(yè)或新創(chuàng)公司,而是集結(jié)三項(xiàng)要素的共創(chuàng)團(tuán)隊(duì),,而在彼此攜手共進(jìn)的過程中,,如同研華身居第三方技術(shù)平臺(tái)的角色,就顯得格外重要,。

結(jié)合邊緣運(yùn)算,,提升經(jīng)濟(jì)效益

亞馬遜(taiwan)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(AWS)資深經(jīng)理曲中和指出,物聯(lián)網(wǎng)之所以產(chǎn)生價(jià)值,,必然歷經(jīng)智能(Intelligence),、模型(Model)、移動(dòng)(AcTIon)三部曲,,要確保三段故事接續(xù)執(zhí)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(gòu),,借助傳感器搜集資料,,再透過網(wǎng)關(guān)上傳云端,藉此把地面的事物接上云端,,善用云端平臺(tái)上的大數(shù)據(jù)分析,、人工智能、數(shù)據(jù)庫等各種加值利器,,快速產(chǎn)生高值化的Intelligence,。

其實(shí)在前述一整串脈絡(luò)外,有三個(gè)非常值留意的環(huán)節(jié),,可能與多數(shù)人認(rèn)知的物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值鏈有所沖突,,它們分別是實(shí)物、經(jīng)濟(jì)(成本)與法規(guī),。譬如在實(shí)物部份,,不論人們對(duì)5G等新通訊技術(shù)的高速,,寄予再多期待,但都不能樂觀假設(shè)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(wǎng)絡(luò)斷訊,必將產(chǎn)生不小的脫序動(dòng)亂,;再者,,姑且不論特定產(chǎn)業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)能否上云,已有明確限制,,就算可毫無限制將物聯(lián)網(wǎng)感測(cè)數(shù)據(jù)全數(shù)送上云端,,必定衍生龐大聯(lián)機(jī)與儲(chǔ)存成本,不符合經(jīng)濟(jì)效益,。

為解決前述隱憂,,AWS面向邊緣運(yùn)算提出AWS Greengrass服務(wù),用戶若將此部署在諸如研華的工業(yè)計(jì)算機(jī)或網(wǎng)關(guān),,即可在地面享有如同云端的功能,,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況,直接就近做條件判斷,、事件觸發(fā),,不必凡事靠云端獲取智慧,因而大幅減少儲(chǔ)存?zhèn)鬏斉c儲(chǔ)存費(fèi)用,。更重要的是,,Greengrass可支持脫機(jī)運(yùn)作,不必懼怕因斷訊而造成智能決策機(jī)制停擺,。


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