邁向IoT 2.0之路：需求、挑戰和解決方案

作者/Dr. Erik Volkerink, Armen Kazanchian, Skanda Visvanathan 艾邁斯半導體

　　第一代物聯網(IoT)產品往往就是將手機用作某一產品的遙控器，或在很多時候被用來炫耀和展示無線技術，而非真正用以強化用戶體驗。隨著越來越多用戶或家庭都會擁有10多個物聯網產品，每個產品擁有其專屬應用程序的模式正迅速消失：而直覺式、便于使用以及可進行無縫連接的產品將變得重要。下一代用戶接口需要真正地以用戶及他們的習慣為中心，而非以特定產品的規格為中心。這些接口不僅服務于某一特定的產品，而且必須反應靈活，能夠感知情境和位置，還得能夠連接多個產品。事實上，下一代物聯網產品的使用體驗將不限于移動電話屏幕，而將擴展至增強現實和虛擬現實、手勢辨識、人眼追蹤和語音控制虛擬助理等，認證也不是通過指紋或簡單的PIN碼(用戶個人識別號碼)，而將是通過無接觸虹膜掃描或人臉辨識。產品得具有真正的智能性，即要足夠聰明去與環境互動，并以非常安全的方式實現無縫整合，只有這樣才是真正迎來“物聯接口?(Interface-of-Things?)”時代。

　　這些需求出現在電子產業從數字化向無線化轉型的適應過程中。就像此前從模擬產品轉型至數字產品一樣，這一轉型將影響深遠。上述愿景的實現也將面臨許多挑戰。在設計時，我們無法清楚預知特定用戶將會與哪些產品進行互動;因此，產品必須先以未知且未經過驗證(unknown a-priori)的方式相互感知。事實上，空中(over-the-air)更新變得非常重要。而產品也必須在真正意義上變得有智慧、能感知情境并達到可溝通的效果，這一切都不只是表現在產品本身而已，與之相關的一切都應該如此。同時，接口平臺需要能夠提供實時處理終端產品所需的接口。技術堆棧(technology stack)應該被有效且高效地運行，因為在一個具有10個以上物聯網產品的世界中，延遲時間會因堆棧的延遲時間而被大幅放大。而下一代的接口技術，例如增強現實、虛擬現實、手勢辨識等，將需要通過簡化及模塊化成為簡單的即插即用建構區塊，以滲透進入更大的市場。此外，所有級別的物聯網技術堆棧都需要模塊化以簡化開發。目前，許多物聯網項目都被要求按照時間、目標和預算來產出成果，而這些挑戰將進一步拉大開發的復雜程度和生產力之間的差距。傳統的瀑布式(waterfall)開發方法已無法適應物聯網2.0的需求，我們需要充分利用即插即用的建構區塊來發展更新穎、更靈活的物聯網開發方法，才能在物聯網2.0以及未來的發展中取得勝利。

　　1解決方案

　　對于我們許多人來說，手機就是我們擁有的第一個連網產品，無線空中更新、快速的開發周期及流暢的用戶界面等許多方面影響了我們對于物聯網產品的期望。早期的物聯網產品(IoT 1.0)以專用應用程序為中心，在語音和手勢互動方面的能力較為有限。它們通過簡單和連續的瀑布方法進行開發。新物聯網時代不再只是專注于基本的點對點連接，它要求有更多的功能，并要具備更佳的整合性和可用性，從而推動我們去尋求一種更快速的產品開發新方法。

　　2聚焦于使用者習慣和意圖 vs產品

　　現在我們擁有越來越多的應用，IoT 1.0時代的每個產品都有一個應用的模式越來越不可行了。跨行業的協作和技術變得越發重要，因為這樣才能實現可感知位置和情境的用戶接口，并能感測用戶意圖，例如一些應用在你步入新環境時可顯示相關信息及控制組件。旅館是一個很好的示例。設想一下，當你到達一個新旅館并進入一個能感測你存在的信息站，你就能安全地交換信息、完成入住登記，然后根據指示順利走到你的房間。在你的房間門前，你可以被偵測到并可以使用你的手機和密碼打開房門鎖。而當你進入房間后，只需輕松地在應用上進行選擇，就可以操作燈光、溫度、迷你吧，甚至訂購客房服務。在理想情況下，你完全不用下載新的應用程序，你的整個互動也將是非常安全的。艾邁斯半導體集團旗下的Heptagon開發的RF Digital Simblee技術不僅能使這種情境成為可能，而且還可為其提供了一種快捷的開發途徑。

　　圖1 觸控屏及手勢識別的應用

　　3觸控屏幕 vs 高級界面

　　因為未來科幻電影而受到矚目的手勢辨識，已然找到了迅速進入物聯網創新產品行列的發展方法。在這個已出現多種3D視覺產品(例如增強現實頭戴式顯示器)的時代，擁有抗干擾能力是非常重要的。我們需要添加一個非侵入性的維度來獲得進入場景所需的洞察力，使得這些產品能夠在這個市場中順利運作。下一代產品將不是通過簡單的PIN碼進行認證，而是會通過虹膜掃描或人臉辨識技術。艾邁斯半導體集團旗下的Heptagon的3D視覺解決方案可提供在室內和戶外皆能運作的手勢辨識、增強現實和虛擬現實功能，并能有效解決干擾問題。 此外，其照明解決方案則能滿足人眼追蹤、虹膜掃描及臉部辨識等需求。

　　4領先的傳感器

　　新型的傳感器無論是在功能或價位方面都能支持全新的產品功能性。例如，光譜技術可應用于許多創新的物聯網產品。這些傳感器可以辨識常見的有機材料，像是食品、紡織物和材料、農產品、環境、醫學藥品，化妝品及石化產品等。艾邁斯半導體集團旗下Heptagon采用Simblee鏈接技術的手持式光譜儀就是一個例子。另一個實際的例子是將先進的傳感器組合應用到某一系統中，從而為工業場所提供必要的空氣質量監測。因為這些場所常有大量的危險化學品被釋放至空氣中，若沒有適當的通風，長時間暴露在空氣中的化學品里會帶來危險，造成嚴重的長期影響。在理想情況下，工業場所應配備傳感器，用來測定空氣質量是否達到了危險等級，并將這些信息整合到智能連網系統中，用以通知、警示和啟動通風。Heptagon很好地結合了Simblee技術和艾邁斯半導體傳感器，從而實現了這項應用，讓工業環境安全成為一件簡單的事情。

　　5敏捷(Agile)式 vs 瀑布式(waterfall)方法

　　過去許多公司采用串行的產品開發方法，即所謂的瀑布式(waterfall)方法學。然而，在軟件開發領域，敏捷(Agile)開發方法帶來了重大的轉變。敏捷開發法描述了產品開發的一套原則，基于這些原則，自行組建的跨職能團隊將可通過共同協作，持續推進需求和解決方案的產生與發展。而此方法主張適應性規劃、漸進式開發、早期交付和持續改善。敏捷開發鼓勵快速靈活地應對變化。然而，物聯網產品的開發很大程度上仍然在使用瀑布式方法，導致開發時間、目標和預算上的更多挑戰。特別在開發IoT產品時，新的IoT技術堆棧尚未被充分了解，終端用戶卻提出了更快的產品更新速度與定期進行產品更新的要求，以及包含所有與IoT 2.0產品有關的新功能要求。由于這些因素和其他競爭壓力，基于千篇一律的IoT參考設計的瀑布式開發方法正在迅速消亡。

　　Heptagon利用RF Digital Simblee解決了以上問題，并為此提供了符合當代需求的開發協議和工具，以加速IoT 2.0智能產品的創新，還將繼續通過經過認證的傳感器及應用平臺來快速擴展其物聯界面的生態系統。目前，RF Digital Simblee生態系統由1500名工程師和營銷專家以及來自50多家公司的管理人員組成，他們共同致力于此技術的開發并積極參與其在線物聯網論壇。

　　表1 敏捷軟件開發和Simblee開發

　　Simblee生態系統由模塊化的基礎區塊組成，包括云端、移動應用、傳感器、執行器(actuator)及無線子系統，并通過專有的操作系統將它們整合到一起。Simblee操作系統可讓開發人員專注于實際的使用情境，而非過多的內部硬件、軟件，云端和客戶端的復雜性等。此架構能優化可復用性，同時還能實現期望的客制化，有效地為物聯網產品提供敏捷的產品創新方法，為之找到一條順利通往量產的路徑。