物聯網：1.3-近似於物聯網的科技

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