物聯網:1.3-近似於物聯網的科技

淡江大學開放式課程
7粉絲
2023年10月1日
那在1.2節之後 緊接著1.3節
我希望能夠在這個地方能夠告訴大家
現在有近似於物聯網的科技 其實有許多
那在這一節裡面
我希望大家能夠學習到下列的教學目標
首先我希望大家知道的是說
物聯網和相同IoT
還有他的這個M2M Machine to Machine
這兩種名詞其實是相同的
那這個部分的話會告訴大家
這兩者定義之間到底是代表什麼意義
緊接著我會告訴大家
和物聯網又不太一樣的科技
比如說WSN 無線感測網路
以及Cyber Physical System CPS
以及Internet
這三個名詞
其實他都是物聯網現今發展的過程中間
所必經過的
也是他們的內容大概多多少少
和物聯網有一些重疊
所以在這個部分
我也希望大家同學能夠學習到
這些近似的科技他們有什麼相同的
有什麼不同的
緊接著在1.3節
我們看了這麼多近似於物聯網的科技以後
我也想要介紹給大家知道
其實語意網 也就是Semantic Web
這個概念在物聯網裡面也是蠻重要的
我們也希望在這一節裡面
同學們能夠瞭解到這個教學目標
好 各位同學
緊接著我要帶大家來看1.3節
也就是近似於物聯網的科技
那我們知道物聯網
他的英文叫做Internet of Things
也就是IoT
那跟物聯網我認為相同
或者相近似的定義
大概是M to M
也就是Machine to Machine
那麼我們在近幾年來
可以看到跟物聯網相近的一些定義
包括WSN
也就是Wireless Sensor Network
這個無線傳感器網路
也包括了Cyber Physical System
也就是網語實境
也包括了物聯網
Internet
這些都是跟物聯網有相關的
那以下我們就帶大家來看看
這些跟物聯網相近的科技
他們之間跟物聯網的區別到底在哪裡呢
首先我先跟大家介紹一下CPS
也就是Cyber Physical System
那麼在Cyber Physical System
這個系統裡面
他包括了感測器
他包括了控制器
他也包括了無線傳輸
所以這樣子看起來
好像是跟物聯網也蠻接近的
那甚至他在網際網路端
也就是數位的部分
他還有一個決策系統
可以即時的定出一個決策
然後就送出了一個控制
來影響這個實體世界
所以Cyber Physical System整個看起來
他是有透過感測器
能夠把實體世界的資料
傳到數位世界來
然後到了數位世界以後
這邊有一個決策系統
能夠下決策
透過你傳過來的資料
我定出了一個決策
再把這個決策送到實體世界
來利用控制
來改變實體世界他的狀態
這整個大概是Cyber Physical System
那就Cyber Physical System來看
他跟物聯網來比較的話
他比較是屬於一個單一的決策系統
他強調的是一個單一的功能
主要的設計還是以功能導向
但是以物聯網來講的話
物聯網他不是一個以功能為導向的
他是一個以人為主
強調服務的
他是整個是這個服務
是可以讓企業來整合來應用
讓服務可以加值
並且他是透過一直網路
可能就是說
他不是一個單一的系統
他可以是跨平臺跨系統的
這樣子告訴同學
看起來好像有點抽象
我們來看
先帶大家來瞭解一下
Cyber Physical System裡面
他的數位世界
也就是Cyber的部分
以及實體世界
Physical的部分
他其實是本身是互相互動的
比如說我們舉個例子好了
事實上實體空間和虛擬空間
本身就已經有一些互動
例如說我們在這個數位世界裡面
我們來辦一些會員卡
我們成立一個社羣
這樣子我們在實體世界
拿著這個會員卡買東西的時候
我們就會得到折扣
在實體世界買東西的時候
我們使用了這個品質
我們就可以在數位世界裡面
發表一些言論
你這個東西很好用
他的品質很好
因此實體世界這一家公司
他可能因為品質高
得到網友的贊成
所以他的價位可能就提高了
如果我們使用到
這個實體世界的品質
他是不好的
我們在網路上去發言
給他一個很低的評價
因此在這個實體世界裡面
這個東西可能就賣出去
他可能就要降價了
在實體世界我們買了很多東西
我們可以透過數位的世界
來統計我們的購買量
所以通常我們的服務
不管在實體世界
或者在數位世界
彼此之間
他是可以互相交流
這個就是Cyber Free Ecosystem
他本身一個重要的概念
我們現在拿一個例子
比如說溫室裡面的例子
來去舉例說
Cyber Free Ecosystem
他的Cyber部分
也就是數位的部分
跟Free Ecosystem的部分
到底能夠成立哪些互動
他的決策系統又在做什麼呢
舉個例子
比如說在我們實體世界裡面
大家在這邊看到的有溫室
溫室裡面可能有一個感測器
他就傳了一個訊息出來了
代表溫室裡面的溫度太高了
這個傳感器
他把這個資料傳到網際網路上面
網際網路裡面
他是一個數位的世界
他裡面就會有一個決策的系統
來判斷說
這樣子的溫度
我們應該啟動灑水器
所以這個決策的系統
馬上就送出一個決策
到實體世界
實體世界裡面
這個閘道器
他收到了命令
要啟動灑水器
或者是溫度太低
要打亮光照
或者要啟動Air Condition的時候
這時候就是實體世界
他就開始變化
因此從這個例子來看
實體世界的溫室
他可能有一個感測器
傳送一筆資料到數位世界去
數位世界得到了這個資料
經過決策系統的判斷以後
緊接著他就送出一個決策出來
決定要啟動灑水器
或者啟動燈泡
然後這個又是實體世界的控制
這個就是數位世界
和實體世界之間
本身的交替關係
也就是Cyber Free Ecosystem
我們再舉一個例子來看
譬如說我們在老人的身上
可能裝了一個G Sensor
也就是三軸加速機
當老人他在家裡面
不小心跌倒了
這個三軸加速機
他瞬間的在三軸的部分
他有變化
位置一旦變化了以後
他可能就傳給數位世界
老人在實體世界跌倒
這個傳感器
他可能就傳給數位世界
數位世界裡面有一個決策系統
他可能知道原來是老人跌倒
他透過傳感器
知道這個跌倒的位置
因此這個決策系統
馬上可能就啟動了鈴響聲
來去告訴提醒周遭的鄰居
房間裡面的其他的人
說這個老人跌倒了
可能也啟動攝影機
來去照看看
轉到這個老人跌倒的位置
甚至還啟動了警鈴
也順便能夠通知鄰近的義工
趕快來照顧老人
這個決策系統
他可能也聯網控制到醫院
來告訴醫院
說你們準備來做一個急救
這個就是實體世界
他跌倒的事件
透過傳感器傳到數位世界
然後數位世界有一個決策系統
在啟動實體世界的
可能是攝影機
可能是警鈴
可能是冷氣機等等
做了這些的控制
這個就是數位世界
和實體世界之間的互動
我們再舉一個例子來強調說
跟物聯網科技
非常接近的一個
Cyber physical system
比如說這是一個火災的現場
當火警發生的時候
這是實體世界它發生了火災
我們在實體世界裡面的感測器
它可能溫度感測器
或者煙霧感測器
偵測到火災發生了
它馬上就把這個訊息
傳到數位世界裡面
在數位世界裡面
Cyber的世界裡面
它可能就有個決策系統
馬上就決定了
我應該趕快把導航的資料
就是說從傳感器
傳給我的資料裡面
可以知道哪些出口哪些路
是沒有火災沒有煙霧的
馬上就把它傳到
在這棟大樓裡面的手機的人
所以手機裡面的人
得到了這個訊息以後
他就可以根據
數位世界給的決策
然後就導引
往左走往右走
到底要上樓還是要下樓
最後我就可以到達一個出口
而且這種導引的方式
是可以避免
很多人擠到同一個出口
也可以避免
你在行走的過程中間
經過了這些煙霧
那這就是數位世界
和實體世界
彼此之間合作的關係
在實體世界裡面
發生了一件事情
這個感測器
它可以把這個事件
傳到數位世界
數位世界裡面
早就已經有了
一個決策的系統
當它收到了
這個不同的事件以後
它會做不同的因應
下了一個決策
再來到實體世界
來影響實體世界裡面
運作的流程
那這個就是
Cyber Physical System
那我們來綜觀就是說
Cyber Physical System
跟WSM
也就是無線感測網路
到底有什麼不一樣呢
我們可以看到
靠左邊的部分
是無線感測網路
那大家靠右邊的地方
是屬於數位的世界
無線感測網路
通常我們都把感測器
裝在實體世界
它可以幫我們感測事件
像最左邊這邊
有包括了土石流的事件產生了
或者是車禍的事件產生了
那麼也有環境的感知
包括空氣品質不好了
或者是溫度是多少
濕度是多少
等等這種環境
也有包括情境的感知
包括老人是不是跌倒了
或者是其他的情境
那這些資料都可以
透過我們上面的這條連結線
透過無線感測網路
這個無線端
就把它傳到
這個數位世界裡面
把這個資訊
把這個事件
整個傳到數位世界裡面
到了右邊這個數位世界裡面以後
它收到了無線感測器網路
裡面的訊息以後
它可能就有個決策的系統
做了智慧的分析
然後就即時的系統
就馬上再送一個控制的命令
到實體的世界
來影響這些感測器
它周遭
它的物體的運作的狀況
這個就是我們所謂的
無線感測網路
跟Cyber Feed Consistent
它們之間的關係
那我們可以看到
左邊這個方塊裡面
無線感測器網路裡面
做這方面研究的
這個論文
大部分都在討論一個
In network
也就是在網路裡面的一些訊息
我怎麼樣去
去佈建sensor
然後讓它是可以
Full cover
也就是說
它可以全區的覆蓋
全區的監控
那我這些監控到的資料
感測器
每秒鐘必須要有多少讀數
必須要透過
怎麼樣的大隊接力
我旁邊有這麼多的鄰居
我到底要傳給誰
我才能把這個資料
送到這個資料匯解點
也就是我們的Sync node
那再過來
到了數位世界
無線感測網路的人
可能就比較沒有興趣
他可能就不再瞭解這一塊了
但是我們會發現
Cyber Free Consistent
它本身是關切到
無線傳感器網路
實體世界
你送過來的事件
跟我數位世界
我該怎麼樣來處理
這個決策系統
並且給予實體世界
一個重要的決策
重要的回饋
來處理你現在的事件
這個是CPUS
它更著重在
數位世界裡面
發展一個
即時的決策的系統
然後來處理
數位世界裡面
發生的事情
那麼Cyber Free Consistent
跟WSN
我們剛纔看到
它是有差異的
在這一頁裡面
我們可以再看到
其實CPS
也就是Cyber Free Consistent
它跟物聯網
本身又不太一樣
我們從這個例子
來看了好了
假設有一個火災發生了
在Cyber Free Consistent裡面
前面幾頁
我們所看到的
那個就是一個火災的現場
所以我就處理
火災這件事情
但是在物聯網的世界裡面
它是以人為中心
它是以服務為中心
當一個火災發生了
我可能火災發生的系統
它本身要運作
這是一個Cyber Free Consistent
可是一個
可能救護的系統
可能醫療的系統
可能智慧車載的系統
它通通都要運作起來
也就是說
在物聯網的環境裡面
可能是多個
不同的Cyber Free Consistent
它們彼此之間
必須要整合的在一起
比如說
當這個火災發生了
火災的逃生系統
必須要能夠指引
這個火災的現場
大家怎麼逃生
可是總有一些傷患
我們整個物聯網的系統裡面
它也會通知到
智慧車載的系統
讓救護車本身來的時候
它也可以透過
無線通訊的警告
讓前面的車子
通通都讓開一條走道
讓救護車
讓警車可以快速的到達
這個就是車載的系統
可能在火災發生的時候
也要聯絡醫療系統
讓醫生
讓護士
讓他們準備
來進行進一步的醫療
所以從這個例子裡面
大家可以看到
整個物聯網跟CPS
它的範圍大概是不一樣的
物聯網強調的是
以人為中心
以整體性的服務為中心
它不強調功能
它強調的是服務
而Cyber-Feed Ecosystem
它強調的是
某一項特殊的功能
它強調的是
數位世界和實體世界
怎麼樣的發展一個
即時的決策系統
這兩點觀點是不一樣的
那麼我們可以看得到
就是說
在物聯網的環境裡面
事實上因為它有很多的
整合型的系統在一起
所以彼此之間
各個系統
它的語意
也必須要能夠交叉的
互相透明
我舉個最簡單的例子好了
比如我是
國內的某一家旅遊公司
那我今天
要到泰國去辦一個旅遊
所以我可能
這個旅遊公司
我的旅遊的資料
必須要跟泰國當地的
氣象局的資料
跟泰國當地的航空飛機
甚至是我們的華航
長榮的飛機
必須要能夠有一些
交互的來往
必須要跟當地的氣象局
要有一些來往
必須要跟當地的
這個飯店的系統
要有一些來往
可是就目前為止
離物聯網的境界
其實還有一段距離
因為大家可以知道
比如說這個旅遊公司的
跟航空公司的
跟這個飯店的
跟氣象局的
他們的資料
彼此之間都不互通
我的看不懂你的
你的看不懂我的
更別談
我們要整合在一起
提供一個旅遊業者
他一個聰明的
這個旅遊的系統
那麼從剛才的舉例
我們可以看出
物聯網
它是一個整合性的服務
它可能包含了許多個系統
它是以人為中心的
所以我們從這個投影片裡面
從左上角來看
它是一個無線感測網路
很多的感測器
它可以把這個
實體世界的資訊
發生了什麼事情
它的環境長得怎麼樣
整個傳到數位世界
在投影片的右邊
我們就可以看到
它是一個Cyber physical system
當我收到了這個事件以後
我怎麼去下決策
怎麼去處理
所以再創一個控制
回到實體世界來
但是這兩個
通通我們在投影片看到
它都把它merge到IoT
也就是說
物聯網它的環境
事實上
它是這樣子看
就是以人為中心
以服務為中心
我周遭有許多的物品
這些物品可能都有感測器
可能它本身是形成一個
無線感測網路
這些物品
它的狀態
或者是任何一個事件
感測到了
到實體的世界
發生了以後
把這些事件
傳到數位世界
數位世界
它要怎麼去產生
這個控制
怎麼跟其他相關
周遭的CPS系統
整個整合
能夠提供人類
一個最加值的服務
這個纔是物聯網
它所關切的
謝謝
各位同學大家好
剛才大家已經上完了
第一章
有關物聯網的簡介
以及從物體變聰明
來看物聯網
最後
我們也談到了
跟物聯網相近的科技
緊接著
大家是不是應該來試試身手
來看看我們的討論
在討論的時候
我們今天在這一章裡面
總共有五個討論
希望大家能夠共襄盛舉
同學大家一起來
發揮一下
我們學到的
拿我們學到的東西
來彼此討論
看看同學
是不是有能力
來做下面的這些討論
首先
我要跟大家談到的
第一個討論
就是RFID
我記得我們在上課的時候
是不是有談論到
RFID
它大量的使用在
我們生活上面
包括大家用到的
捷運的悠遊卡
我們就是RFID的標籤
然後呢
捷運站的入口
就是RFID的讀寫器
那我們也看到
現在我們用了
很多NFC的手機
我們在那個
1.2節的地方
從物體變聰明裡面
我們也談到了
手機其實
它就是一個物聯網的
最聰明的智慧
那所以手機
它也用到了RFID
也就是NFC的
這種接近的技術
所以除了這些
我們RFID呢
我們上課所舉例到的
用了很多的地方以外
那麼我們生活周遭
到底還有哪些應用
是用到RFID的呢
也許同學可以思考一下
從我早上起牀
一直到我上學
甚至上班
到我下班
我中間可能坐公車
可能開車
可能回家
可能開門
可能睡覺
有哪些我們仍然
也用到RFID
有可能買東西
是不是有用到RFID呢
除了我們上課所談到的
這個RFID相關的應用以外
我也希望同學呢
集合大家的智慧
來討論看看
除了我們上課以外
還有哪些RFID的應用
這是第一題
希望大家能夠一起討論的
那麼在第二題的部分
我們會發現
其實我們生活周遭呢
常常用到的感測元件
就好像我們上課所講到的
我們每一間房子上面
好像都有一些煙霧偵測器
它就是感測元件
在鐵門
玻璃門
它上面就有紅外線感測器
它就感測人是不是靠近了
門就要打開了
那麼水龍頭也是
我們上課講了很多
這種感測器的應用
那除了我們上課講了以外
同學在生活上面
一定還有接觸到
很多感測器的應用
所以在這一題的討論裡面
我們希望大家回顧一下
我們曾經講到的
還有沒有講到的
還有哪些東西呢
集合大家來討論一下
看看這個感測器
除了我們上課講到的以外
還有哪些常用的
感測器的這種應用
那下一題呢
我們就希望同學能夠
大家互相討論一下
在物聯網
我們講的這種技術的發展底下
很多東西會越來越聰明
比如說我們說到
洗衣機變聰明瞭
它可以知道什麼時段
幫我們來洗衣服
比如說手機也變聰明瞭
比如說小魚也變聰明瞭
它會自動告訴我們
我是用什麼水質
哪時候換水的
我們上課談到了林林總總
這些這麼多變聰明的東西
是不是還有一些
我們沒有發現
沒有想到
但是明天可能會發生的呢
所以在這一題討論題裡面
我希望同學能夠
大家彼此討論一下
還有哪些物體
有可能是已經變聰明
我們上課沒有談到
甚至是我們上課已經談到
但是它明天會變得更聰明
會聰明到哪裡呢
我們希望在這個部分的話
同學能夠彼此間討論一下
那緊接著下一個討論
我們會希望大家能夠針對
就是說當我物體的
我周遭的生活的
跟我互動的物體
他們都變聰明瞭以後
對我的生活上
會有哪些的幫助呢
也就是說
我平常用的這個杯子
如果變聰明瞭
它可能會對我的
平常的喝水有什麼幫助
那我平常用的
我們平常沒有上課
沒有討論到的這些物體
有非常多
他們有沒有可能變聰明
那變聰明瞭以後
對我們的生活
到底有哪些幫助
我們希望同學能夠
發揮一些想像力
運用我們上課所談到的
這些例子
能夠衍生出來看看
是不是還有哪些東西
它變聰明
對我們生活上會有幫助的
這是我們第四個要討論
那最後一個
我們要討論的也就是
Cyber physical system
記得我們上課講過
這是數位還有實體世界
彼此之間溝通的一種系統
在實體世界發生了事情
那這個事件就透過感測器
感受到數位世界
那到數位世界
經過收集資料以後
它就有個決策系統
可以做判斷
然後再把這個決定權
傳輸給實體世界
來影響實體世界
這個感測器
甚至周遭物體的行為
這是我們之前
在Cyber physical system裡面所談到
那它其實跟物聯網
又是不太一樣
因為它本身的系統
可能專注在某些特定的功能
那我們既然已經學到了
這個Cyber physical system
那我們就想問問同學就是說
其實在我們教
Cyber physical system的時候
同學是不是有注意到
Cyber physical system
它主要的功能是什麼
還有它的特性有哪些
那這些功能和特性
跟我們物聯網有什麼不同呢
我們希望同學集合大家的智慧
彼此之間來討論一下
看看能不能把這個五題討論題
做得更豐富
那透過這個五題的討論
我們可以看得更寬更廣
把我們的創意也發揮得更多
那我希望大家能夠
從事這個討論
謝謝
