以無線感測技術帶動數位生活應用

本文作者:admin       點擊: 2008-06-19 00:00
前言:
在行政院國家資通信發展推動小組(National Information and Communications Initiative Committee, NICI)研擬之「國家資通訊發展方案」(2007年~2011年)中,以「發展優質網路社會」為主軸,透過創新服務、網路匯流、感知環境、安全信賴與人機連動等要件,來建構良善好環境、營造優質好生活,以及發展普及網路社群(Ubiquitous Network Society, UNS)相關產業所需關鍵技術之研發。同時在2006年10月4日行政院院會第3009次會議,通過「2015年經濟發展願景:第一階段三年衝刺計畫(2007年~2009年)產業發展套案」中有關開創產業發展新局之新興產業發展~數位生活之政策目標。此舉可說是奠定了我國未來五年內的優化科技發展目標,並為後續技術研發規劃取得了有力的政策依據。

普及運算概念可說是數位生活環境的實現運用,目前世界資通大國或大廠皆以普及運算概念來擘畫其未來ICT產業技術的發展藍圖,並依其既有擅長之優勢各自闡述此概念同時擬定發展策略。自911事件後,全球對於環境及資產安全需求迫切;在全球人口老化、雙薪少子家庭趨勢下,使得幼兒及老人照護需求日增;近年來能源危機再現,亦使節能需求日漸受到重視。此外,消費者期望高科技帶來貼心、便利的人本化應用與服務之需求尚未被滿足。基於上述發展趨勢,諸多相關研究議題相繼提出,其中最受矚目的為『全球無所不在(Ubiquitous)的數位生活應用狂潮』,而世界各國也相繼搶先建構優質的無所不在新社會,紛紛將其做為國家資訊科技發展的戰略要素。日本政府提出『u-Japan』(圖一)構想,希望2010年日本成為一個「服務隨手可得的優質網路社會」(Ubiquitous Network Society, UNS),成為世界最先進網路應用的國家;南韓政府推動『u-Korea』(圖二)前導計畫,以無所不在應用科技為主軸,建構八大數位服務、三大基礎建設、九項成長動力產業。很明顯的,無所不在應用服務已成為國際新的發展關鍵。

 
圖一:日本『u-Japan』發展藍圖
資料來源:u-Japan Policy

 
圖二:南韓『u-Korea』IT-839策略
資料來源:u-Korea Policy

關於我國在此波數位生活應用中的發展,由早期的『e-Taiwan』、『m-Taiwan』到未來將推行的『u-Taiwan』,將數位科技與創新技術逐步引用到日常生活中,由最早的家庭服務數位化:提供用戶光纖網路、寬頻上網、隨選視訊與遠端監控系統;中期的家庭服務無線感知化:提供無線感知器群組、提供多元加值服務、無線環境監控、特定人與物追蹤、設備監控…等;到未來的家庭服務無所不在:提供任何人於任何時間、任何地點皆能使用的服務平台,全面應用在食、衣、住、行、育、樂與健康照護中,真正達到普及網路社會、優質網路社會的境界(圖三)。
 
圖三:優質網路社會發展藍圖
資料來源:作者自製

有鑑於此,經濟部技術處結合了以資策會、工研院、中科院三大研究法人機構之研發團隊,規劃了「數位生活感知與辨識應用技術計畫」,主要構想為從使用者的需求洞察出發,探索人們對於未來數位生活的憧憬及理想,構思能讓科技與感性層面結合。在數位生活中為人們帶來價值的創新產品概念,並透過創新應用情境及示範應用系統的建置來展現創意概念,規劃與研擬具有高產業影響力的數位生活應用情境,並整合多元化環境感知與無線感測網路先進技術,建置具有高附加價值的數位生活應用雛型。

目前台灣於數位生活應用產業之發展,最主要存在著以下幾點問題:
 數位生活應用產業有待開發。
 缺乏具有高價值應用與產品創意及系統設計能力。
 缺乏跨領域數位生活應用成功案例,跨領域產業鏈需求與供應端沒有完全串接。
 缺乏具有數位生活思維且有競爭力的規劃設計,系統整合與應用服務廠商參與。
 個別的業者提供其自行的解決方案,沒有將相關產業串接起來,以形成一個具有服務概念的完整解決方案。
 新建建築由建商主導,多將科技性議題視為提高售價之方法,缺乏服務平台概念。
 資通訊業者多以代工製造為主要營運模式,比較沒有將重心放在推動有品牌的數位生活與智慧空間應用解決方案。

因此,欲解決上述問題,必需先找出一個正確的研發方向。以圖四所示,未來數位生活應用研發方向主要會分為三個領域:舒適/便利應用、安全/健康應用與能源應用三個方向;主要定位在所謂下世代優化數位生活產業關鍵技術開發及創新服務示範模式推廣,並以帶動高附加價值的數位生活應用產品為目標,期兼顧提供人民優質且安全的優化數位生活環境,以及帶動產業鏈的發展。
 
圖四:數位生活價值創造應用領域
資料來源:作者自製

透過研發具有國際競爭力的數位生活無線感測與辨識技術,以帶動廠商發展具有市場差異化及競爭力的產品,其最終目標為帶動台灣成為感知數位生活解決方案及設備的亞洲領先國家。透過技術研發與應用整合,帶動在舒適/愉悅應用、安全/健康應用與能源應用中多個具有示範意義的數位生活成功應用案例。促成技術整體落實,進行應用領域的需求分析及規劃應用規格,並結合上述所研發的科專技術平台及現有技術整合成為應用解決方案雛型。結合業者推動具有示範應用的應用實驗,進行使用者回饋分析以確認規格的可行性。以上述所衍生的示範應用經驗,並協助業者建立長期營運與維護的服務模式,帶動業者複製與擴散相關的應用經驗於數位生活應用市場,帶動相關應用產業鏈的串接與形成。

依照行政院產業科技策略會議之結論,我國在智慧化居住空間技術的發展規劃藍圖大致為(圖五):2006~2007年智慧化居住空間應用策略方向,以「安全應用、智慧節能」為主軸,包含國土公共空間安全、辦公環境安全與社區安全等。現今全球資源枯竭,能源管理議題愈益受到重視,2007~2008年的智慧化居住空間應用,則以「省電節能、綠色環保」為主軸,除運用各種感測技術來達到省電節能目的外,另外對於再生能源應用也是一個重要課題。由於國人日益重視工作與生活品質,並因應社會人口結構日漸老化的趨勢,2008~2009年的智慧化居住空間發展,將朝向「健康生活、舒適情境」,以提供民眾更舒適、更健康的生活環境。
 
圖五:數位生活應用發展藍圖
資料來源:作者自製

在數位生活應用機會方面。依據經濟部技術處「智慧化居住空間科技整合應用計畫」調查分析,一般家庭對於智慧化設施與應用面的需求依序分別為:安全、健康、舒適便利,最後才為娛樂、環保與節能。其中安全包含人身的安全以及財物的安全,民眾目前普遍以住宅的社區管理、保全系統或監視系統來防範竊盜。健康方面會特別在意空氣品質的好壞與光線的充足與否,並使用一些儀器來測量身體的狀況,如心跳、血壓等。在舒適便利方面,目前多以硬體設備,如自動吸塵器、中央空調、音響設備等,來滿足這方面的需求。而最後的娛樂、環保與節能,並非家庭生活的必備條件,除非上述項目都已經達成,一般民眾才會考慮投資更多的金錢來滿足這些地方。然而,對於一般工商行號而言,舒適、便利、安全、節能對辦公室環境都相當重要,但隨著產業特性與企業文化的差異,這些項目的重要性排序在每一家公司也不盡相同。依調查報告指出節能是目前企業最迫切的需求,主因在於水電費等支出相當龐大,因此較重視節能,而舒適便利可提升員工的工作效率,因此目前亦越來越受到公司重視。

其他具機會點的應用機會,第一個機會點主要在安全應用方面。目前,許多社區的公共空間都已經裝設視訊監視系統,藉由提高破案率來提升該社區的安全性。基於各國政府對國土安全的重視,在社區及大樓的公共空間裝設視訊監視等安全系統將會在各國政府的大力支助下迅速推行,因此,社區與大樓的公共空間安全產業,預期將在這兩年內開始迅速成長。初期的主要產品與服務為視訊監控,預計全球監控軟體市場在2009年將達241.7百萬美元,成長率為47.7%。

隨著更多安全相關感測器與視訊系統之整合,預期將可大幅提升公共安全服務的品質,感測器監控的服務產業預期也將在技術成熟之後開始大幅成長。除了公共空間的安全外,公共工程結構與工業之安全對於居住空間也具有一定程度的影響。由於這部份的所牽涉到的感測技術難度比目前簡單的視訊監視系統要高出許多,且所需的系統可靠度也很高,因此,目前雖有需求,但要到能夠與周圍智慧化居住空間的安全系統互動,以提升周遭居住空間的安全,仍需要一段時間的努力研發測試。以目前各國對於感測器技術研發所做的大規模投資來看,感測技術的成熟與穩定將在不久的將來可以實現。在公共空間的安全監測服務之後,公共工程結構與工業之安全監測服務產業也將隨之興起。在各項安全監測技術日趨成熟穩定之際,全面性的國土安全服務產業也將出現。

另一個機會點為目前全球能源價格不斷攀升,在全球能源管理應用機會上將大有可為。近數十年來,全球黯化效應已被證實存在,肇因於人為懸浮微粒污染所致,全球黯化效應減緩地球溫昇,使溫室效應對地球之影響程度被嚴重低估。未來全球能源科技以減少溫室效應氣體產生量為趨勢,以歐盟3 Liters-Houses為目標(每平方公尺每年耗能少於3Liters石油,約等於30kW/Hr能量)。能源相關產業分為開源與節流兩個主軸。在開源部份,除了目前主流石化能源外,包含太陽能、風力…等綠色能源科技持續研發中,不同能源有其外在環境局限性,無法穩定供給,混合運用不同能源,並將其與居住空間建材整合,提供互補且穩定之能源供給。雖然所需相關應用技術尚未成熟,但這將是未來居住空間開源科技發展的主要技術趨勢。

將太陽能等綠色能源轉換為電力輸出的嵌入式自然能源電力轉換建材產業將在相關技術成熟後,協助智慧型居住空間行產生其運作之所需能源。根據目前的科技技術研發現狀,預計2010年開始,這類產業將陸續出現並大幅成長。在節流部份,空調與照明是居住空間兩大耗能設備,減少熱源進入建物、導入自然光進入指定室內、資源回收再生與提高耗電設備使用效率,將是居住空間節流科技技術趨勢。節能省電是感測器網路系統於室內環境中的主要應用之一,過去的研發成果已經產出許多相關設備可用來協助減低智慧化空間的能源耗損。除了透過建築內部的自動化控制外,利用建築物外層的自動化來提供減少熱源進入建物與導入自然光進入室內等節能手段也是目前創新觀念。由於相關的研究已經展開,預計最快在2009~2010年間利用這些技術的服務產業就會興起。

綜觀以上所言,舒適/便利應用、安全/健康應用與能源應用三個方向將是未來推動數位生活應用與技術研發之主要方向。也是目前我國廠商可以施力較多的部分,主因在於我國在優化技術與應用上已具備初步的成果,並成為國際上重要的參考依據。未來與現行之WiFi、WiMAX、或電信網路等相關技術、產品或應用服務互補,讓數位生活產業相關之網路建設及應用服務推動方面可以更多元並符合未來U(Ubiquitous)化數位生活之未來需求,正可與現階段我國在數位生活產業方面之e-Taiwan、m-Taiwan、智慧化居住空間頂計畫,以及與未來之「2015年經濟發展願景 第1階段3年衝刺計畫(2007-2009年)產業發展套案」及行政院NICI小組研擬之「國家資通訊發展方案(2007-2011年)」等有關UNS推動計畫產生相輔相成之綜效,後勢將大有可為。

(本文作者為財團法人資訊工業策進會 網路多媒體研究所 經理)

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